주요 연구 성과

주요 연구 성과

  • 전은지 교수님 연구실, 2차 정확도 Fokker-Planck 모델 개발
  • 관리자 |
  • 2024-08-20 13:59:28|
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Direct Simulation Monte Carlo(DSMC) 방법은 희박 기체 분야에서 널리 사용되는 입자 기반의 시뮬레이션 기법이다. 하지만 DSMC 방법이 유효하기 위해서는 격자 크기는 분자의 평균 자유 거리보다 작아야 하고, 시간 간격은 분자의 평균 충돌 시간보다 작아야 한다. 따라서 밀도가 높아질수록 계산 비용이 기하급수적으로 증가하는 단점이 있다. 높은 밀도에서도 효율적인 입자 시뮬레이션 해석을 위해 Fokker-Planck(FP) 방법이 연구되고 있다. FP 방법은 입자 간 상호작용을 브라운 운동으로 모사한다.
 
최근 김상훈 박사과정 학생과 전은지 교수는 FP 방법의 수렴성을 개선하는 2차 정확도 FP 모델 개발 연구를 수행하였다. USP-ESFP 모델로 명명된 이 모델은 기존의 FP 모델에 비해 두 가지 개선 사항이 있다. 먼저 시간 정확도 향상을 위해 Asymptotic properties를 만족하는 새로운 시간 적분 기법이 적용되었다. 그리고 공간 정확도 향상을 위해 1차 오더 공간 내삽 기법, Random interpolation 기법이 적용되었다. 관련 논문은 2024년도 Computer Physics Communications(CPC) 저널의 304권에 게재되었다. CPC 저널은 다양한 분야의 수치 모델링과 구현 방법을 다루는 저명한 저널이다(IF: 7.2, JCR 상위 0.8%).

https://doi.org/10.1016/j.cpc.2024.109323



Figure: Temperature contours around a cylinder using DSMC and USP-ESFP: (a) Kn = 0.01 and (b) Kn = 0.002.
 
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