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        • Neumann 조건을 가진 Poisson 방정식의 직접 해법의 병렬처리화

          송창근(SONG CHANG GEUN) 한국정보과학회 1992 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.19 No.2

          기존의 Poisson 방정식의 직접 해법(BCR)은 새롭게 제안되는 병렬 처리 시스템에 적용했을 때, 효과적이지 못한다. 이를 위해 Partial Fraction Expansion을 이용하는 방법이 제안되었는데, 이 방법에서는 계수를 구하는 것이 가장 중요하다. 본 논문에서는 Neumann 경계 조건을 갖는 문제에 대한 계수를 구하였다. 또, 새롭게 구해낸 계수를 이용하여, 이를 병렬 시스템인 ALLIANT FX/8에 FX/FORTRAN으로 구현하였다. 또, 이렇게 구현된 프로그램을 벡터기능과 병렬기능을 이용하도록 최적화시켰다. 이 프로그램을 기상학의 Reconstruction문제를 푸는데 이용하였는데, 8개의 프로세서를 사용한 경우, 약 3배 정도의 Speed-Up을 얻어 낼 수 있었다.

        • KCI등재

          SU/PG 기법을 이용한 이송이 지배적인 흐름 수치모의

          송창근(Song Chang Geun), 서일원(Seo Il Won) 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 B Vol.32 No.3

          본 연구에서는 천수방정식에 Galerkin법과 Petrov-Galerkin 기법의 일종인 SU/PG 기법을 적용하여 유한요소 천수흐름 해석 모형을 개발하고, 다양한 실험수로에서 이송이 지배적인 흐름을 수치 모의하였다. 수로 내부에 얇은 판 형태의 구조물이 존재하는 경우 Fr 수와 Re 수가 매우 낮은 흐름에서는 Galerkin 기법과 SU/PG 기법이 동일한 결과를 나타냈으나, Fr=1.58인 경우 Galerkin법은 발산하여 해를 얻을 수 없었다. 이 경우 SU/PG법은 Newton-Raphson법에 의한 5회의 반복에 의해 수렴된 유속결과를 구할 수 있었다. 사류와 상류가 혼재하여 천이류가 나타나는 단면확대 수로 모의에서 SU/PG 기법을 이용한 본 연구의 경우 상류단 수심조건이 잘 유지되며, 도수가 발생하는 지점 및 도수에 의한 수심 경사, 도수 후의 수심이 모두 Khalifa(1980)의 실험결과와 매우 근사하였다. 이송이 지배적인 사류(Fr=2.74)에 의한 사각도수 모의의 경우에도 Galerkin 기법은 최초 모의시간의 첫 번째 반복 이후 발산하였으나, SU/PG 기법은 도수 경계면을 수치진동 없이 잘 포착하였으며, 해석해와 비교한 수심 및 유속의 최대 오차는 0.2% 이내로 나타나 기존 연구(Levin 등, 2006; Ricchiuto 등, 2007)에 비해 더욱 정확한 결과를 도출하였다. In this study, Galerkin scheme and SU/PG scheme of Petrov-Galerkin family were applied to the shallow water equations and a finite element model for shallow water flow was developed. Numerical simulations were conducted in several flumes with convection-dominated flow condition. Flow simulation of channel with slender structure in the water course revealed that Galerkin and SU/PG schemes showed similar results under very low Fr number and Re number condition. However, when the Fr number increased up to 1.58, Galerkin scheme did not converge while SU/PG scheme produced stable solutions after 5 iterations by Newton-Raphson method. For the transcritical flow simulation in diverging channel, the present model predicted the hydraulic jump accurately in terms of the jump location, the depth slope, and the flow depth after jump, and the numerical results showed good agreements with the hydraulic experiments carried out by Khalifa(1980). In the oblique hydraulic jump simulation, in which convection-dominated supercritical flow (Fr=2.74) evolves, Galerkin scheme blew up just after the first iteration of the initial time step. However, SU/PG scheme captured the boundary of oblique hydraulic jump accurately without numerical oscillation. The maximum errors quantified with exact solutions were less than 0.2% in water depth and velocity calculations, and thereby SU/PG scheme predicted the oblique hydraulic jump phenomena more accurately compared with the previous studies (Levin et al., 2006; Ricchiuto et al., 2007).

        • 분산 및 병렬처리 : 병렬화된 고속 포아송 방정식의 예측모델에의 적용

          송창근(Song Chang Geun), 이상덕(Lee Sang Duck) 한국정보처리학회 1997 정보처리학회논문지 Vol.4 No.3

          본 연구에서는 격자점의 개수나 경계 조건에 관계없이 포아송 방정식을 푸는 일반적인 프로그램을 개발하고, 슈퍼 컴퓨터의 병렬 기능과 벡터 기능을 이용하여 이 프로그램을 고속화시켰다. 우리는 실제 현업에 사용되고 있는 바로트로픽 예측 모델을 이용하여 실제 태풍인 Elena의 궤도를 예측하여 보았고, 병렬화된 고속의 포아송 방정식을 사용하는 경우 상당한 시간이 절약됨을 알 수 있었다. 72시간 후의 허리케인의 궤도 예측을 시도하였다. 3000여개의 격자점 위에서 시간 간격을 16분으로 하여 실험하였는데, 8개 벡터 프로세서를 갖고 있는 Alliant FX/8에서 30초만에 이루어 졌고, 3.7의 계산효율을 얻어냈다. In this paper, we develop the code, called the fast parallel Poisson solver, which solves the Poisson''s equation of arbitrary dimension and parallelize it. And we apply the fast parallel Poisson solver to the barotropic prediction model to explore the advantages of using it. In particular, we apply this model to the track forecasting of hurricane Elena(1985) and demonstrate that the fast parallel Poisson solver significantly reduces the computational time required to integrate the barotropic model. A 72-h track prediction was made by using time step of 16 minutes on a network of about 3000 grid points. The prediction took 30 seconds on the 8-processor Alliant FX/8 mini supercomputer. It was a speed-up of 3.7 when compared to the one-processor version.

        • KCI등재

          전지구 모델(CCSM3)을 이용한 지역기후 모델(MM5)의 역학적 상세화 기법 개발

          최진영(Choi, Jin-Young), 송창근(Song, Chang-Geun), 이재범(Lee, Jae-Bum), 홍성철(Hong, Sung-Chul), 방철한(Bang, Cheol-Han) 한국기후변화학회 2011 한국기후변화학회지 Vol.2 No.2

          본 연구에서는 기후변화와 대기환경 사이의 통합적 상호작용 연구를 위하여 전 지구규모 기후모델(CCSM3) 결과를 지역 규모 기후모델(MM5)의 초기 및 경계 조건으로 사용할 수 있도록 역학적 상세화(Downscaling) 기법을 개발하였다. 개발된 상세화 기법에서는 위?경도 좌표계로 이루어진 CCSM3 결과를 Lambert-Conformal Arakawa-B 격자 체계로, CCSM3의 hybrid-vertical coordinate를 MM-5의 sigma coordinate로 대체하는 과정과 CCSM3 모델 수행 결과와 모델 수행에 필요한 변수들 간의 일치화 과정이 포함된다. 전 지구 규모 모델 결과들이 지역 규모 모델의 입력값으로 역학적 규모 축소되는 과정을 검증하기 위해 공간 분포 및 통계분석을 수행한 결과, 여름철과 겨울철의 기온 및 강수량 패턴이 동아시아 영역 및 한반도 지역에 대해 기존 관측을 이용한 결과와 매우 유사한 패턴을 보였으며, 통계 분석 결과 모델 예측지수가 기온의 경우 0.9 이상의 좋은 값이 나타났으며, 상관성 역시 0.9 수준의 결과를 보여 인터페이스 구축이 성공적으로 수행되었음을 알 수 있다. In order to study interactions between climate change and air quality, a modeling system including the downscaling scheme has been developed in the integrated manner. This research focuses on the development of a downscaling method to utilize CCSM3 outputs as the initial and boundary conditions for the regional climate model, MM5. Horizontal/vertical interpolation was performed to convert from the latitude/longitude and hybrid-vertical coordinate for the CCSM3 model to the Lambert-Conformal Arakawa-B and sigma-vertical coordinate for the MM5 model. A variable diagnosis was made to link between different variables and their units of CCSM and MM5. To evaluate the dynamic downscaling performance of this study, spatial distributions were compared between outputs of CCSM/MM5 and NRA/MM5 and statistic analysis was conducted. Temperature and precipitation patterns of CCSM/MM5 in summer and winter showed a similar pattern with those of observation data in East Asia and the Korean Peninsula. In addition, statistical analysis presented that the agreement index (AI) is more than 0.9 and correlation coefficient about 0.9. Those results indicate that the dynamic downscaling system built in this study can be used for the research of interaction between climate change and air quality.

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