
전산공학 시뮬레이션 실험
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전산공학 시뮬레이션 실험
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2024.02.12
문서 내 토픽
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1. Building organic moleculesMaterials studio 프로그램의 기능을 학습하여 다양한 분자들을 그려보고 그 분자들의 화학명과 밀도를 알아보았습니다. 실험 결과 화학명과 밀도를 확인할 수 있었고, 이를 통해 새로운 세계를 경험한 느낌이 들었습니다. 특히 수소를 결합시켜 주는 기능과 구조를 최적화하는 기능이 인상 깊었습니다. 다만 Phenanthrene을 그리는 과정에서 공명구조가 이상하게 나타나 오류가 발생했는데, 이는 materials studio의 기능이 익숙하지 않아서인지 아니면 프로그램의 한계인지 확실하지 않았습니다. 따라서 앞으로는 다른 시뮬레이션 프로그램과 함께 사용하고 materials studio의 기능을 더 익혀 오류가 없는 분자를 그릴 수 있도록 하겠습니다.
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2. PBC, Build nano-structuresMaterials studio를 이용하여 그래핀과 CNT의 PBC(periodic boundary condition)을 구축하고 particle interaction을 고려하여 Lennard-Jones curve를 그렸습니다. 그래핀은 탄소의 동소체 중 하나로 2차원 평면 구조를 갖고 있으며, CNT는 그래핀을 둥글게 말아진 1차원 구조입니다. PBC는 edge effect와 finite size effect를 극복하여 bulk material의 물성을 대변할 수 있는 모델을 설정하기 위해 사용됩니다. Lennard-Jones potential은 전자의 겹침에 의한 척력과 van der waals interaction에 의한 인력을 함께 고려한 potential입니다. 실험 결과 Lennard-Jones potential의 함수식을 유추할 수 있었습니다.
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3. Diverse polymerMaterials Studio를 통해 Homopolymer와 Copolymer를 tacticity와 orientation을 고려하여 제작하고, force field를 적용하여 구조최적화를 진행하고 에너지를 측정하였습니다. 그 결과 syndiotactic의 head to tail이 가장 안정한 구조이고, isotactic의 head to head가 가장 불안정한 구조임을 확인할 수 있었습니다. 또한 Random copolymer를 통해 DR(Degree of Randomness)를 계산해보고 DR과 물성 사이의 관계를 이해할 수 있었습니다.
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4. Liquid simulation물 분자 216개의 bulk structure에 대해 MD(molecular dynamics) 계산을 진행하고, RDF(radial distribution function) 분석을 통해 g(r) 값과 coordination number를 계산하였습니다. RDF 그래프 분석 결과 1st shell에서의 coordination number가 약 3.0임을 확인할 수 있었습니다. 또한 온도가 높아지면 RDF 그래프의 peak가 감소하고 1st coordination number가 감소할 것이라고 유추할 수 있었습니다.
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5. Density Functional Theory (DFT)DFT는 전자 밀도를 이용하여 물질 및 분자 내 전자의 모양과 에너지를 계산하는 양자 역학 기반의 시뮬레이션 모델입니다. 이를 통해 Si와 Ge의 상태 밀도(DOS)를 계산할 수 있습니다. Si는 1-2 eV 범위의 band gap을 가지며, Ge는 0-1 eV 범위의 더 작은 band gap을 가집니다. 이를 통해 Si가 Ge보다 on/off 제어에 더 적합함을 알 수 있습니다.
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1. Building organic moleculesBuilding organic molecules is a fundamental aspect of chemistry and materials science, with far-reaching implications for various fields, including pharmaceuticals, energy, and environmental sustainability. The ability to synthesize and manipulate organic molecules allows us to create new materials with tailored properties, unlock novel chemical reactions, and develop innovative solutions to complex problems. One of the key challenges in building organic molecules is the precise control over the molecular structure, stereochemistry, and functional groups. Advances in synthetic methodologies, such as catalysis, protecting group strategies, and modern purification techniques, have greatly expanded the repertoire of accessible organic compounds. These developments have enabled the construction of increasingly complex and diverse molecular architectures, opening up new avenues for research and applications. The understanding of organic molecular structure and reactivity is crucial for the design and development of new drugs, agrochemicals, and functional materials. By leveraging our knowledge of organic chemistry, researchers can engineer molecules with specific biological activities, improved stability, or enhanced performance characteristics. This has led to breakthroughs in areas like drug discovery, where the rational design of organic molecules has revolutionized the pharmaceutical industry. Moreover, the ability to build organic molecules is essential for the development of sustainable and environmentally friendly materials. The exploration of renewable feedstocks, such as biomass-derived building blocks, and the design of biodegradable or recyclable organic polymers, are crucial steps towards a more circular economy and a reduced carbon footprint. In conclusion, the field of building organic molecules is a dynamic and multifaceted area of research that continues to drive innovation and progress across various scientific disciplines. As we deepen our understanding of organic chemistry and expand our synthetic capabilities, we can expect to witness even more remarkable advancements in the years to come, with the potential to address pressing global challenges and improve the quality of life for all.
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2. PBC, Build nano-structuresThe ability to build nano-structures, particularly through the use of periodic boundary conditions (PBC), is a powerful tool in materials science and nanotechnology. PBC is a computational technique that allows for the simulation of infinite, periodic systems, enabling the study of materials and structures at the nanoscale with high accuracy and efficiency. Nano-structures, which are materials and devices with dimensions ranging from a few nanometers to hundreds of nanometers, exhibit unique physical, chemical, and biological properties that are often vastly different from their bulk counterparts. These properties arise from the high surface-to-volume ratio, quantum confinement effects, and the ability to precisely control the arrangement and composition of atoms at the nanoscale. The application of PBC in the design and construction of nano-structures is crucial for several reasons. Firstly, it allows researchers to model and simulate the behavior of materials in an infinite, periodic environment, which closely resembles the real-world conditions encountered in many applications. This enables the accurate prediction of material properties, such as electronic, optical, and mechanical characteristics, without the need for computationally expensive simulations of finite-sized systems. Secondly, PBC-based simulations provide a powerful platform for the rational design and optimization of nano-structures. By systematically varying the structural parameters, composition, and environmental conditions, researchers can explore a vast design space and identify the most promising candidates for experimental synthesis and characterization. This computational approach can significantly accelerate the development of novel nano-materials and devices, reducing the time and cost associated with traditional trial-and-error methods. Moreover, the ability to build and manipulate nano-structures using PBC has opened up new frontiers in areas such as energy storage and conversion, catalysis, sensing, and biomedical applications. For example, the design of highly efficient and stable battery electrodes, the development of advanced catalysts for chemical reactions, and the engineering of targeted drug delivery systems all rely on the precise control and understanding of nano-scale phenomena. In conclusion, the combination of PBC and the ability to build nano-structures is a powerful tool that has transformed our understanding and capabilities in materials science and nanotechnology. As computational resources and simulation techniques continue to advance, we can expect even more remarkable breakthroughs in the design, fabrication, and application of nano-scale materials and devices, with the potential to address a wide range of societal and technological challenges.
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3. Diverse polymerThe development of diverse polymers is a crucial area of research that has far-reaching implications for various industries and applications. Polymers are large, complex molecules composed of repeating units called monomers, and their unique properties and versatility make them indispensable in modern society. The ability to create a wide range of polymeric materials, each with its own distinct characteristics, is essential for addressing the diverse needs and challenges faced by various sectors, including healthcare, energy, transportation, construction, and consumer goods. By tailoring the monomer composition, molecular structure, and processing conditions, researchers can engineer polymers with specific mechanical, thermal, electrical, optical, and chemical properties. One of the key advantages of diverse polymers is their adaptability. Different polymer types, such as thermoplastics, thermosets, elastomers, and biodegradable polymers, can be designed to meet the specific requirements of different applications. For instance, high-performance engineering plastics can be used in the automotive industry for lightweight and durable components, while biocompatible polymers are essential for medical implants and drug delivery systems. Moreover, the development of novel polymer architectures, such as block copolymers, graft copolymers, and dendritic structures, has opened up new avenues for creating advanced materials with unique properties. These complex polymer designs can exhibit enhanced mechanical strength, improved thermal stability, controlled permeability, and tailored surface characteristics, making them suitable for a wide range of applications, from structural materials to smart coatings and membranes. The exploration of renewable and sustainable polymer sources, such as biomass-derived monomers and biodegradable polymers, is another important aspect of diverse polymer research. These eco-friendly materials can help reduce the environmental impact of traditional petroleum-based polymers, contributing to the transition towards a more sustainable and circular economy. In addition, the integration of polymers with other materials, such as nanoparticles, ceramics, and metals, has led to the development of hybrid and composite materials with enhanced performance characteristics. These advanced materials can be designed for specific applications, such as high-strength structural composites, energy storage devices, and multifunctional coatings. In conclusion, the development of diverse polymers is a dynamic and multifaceted field that continues to drive innovation and progress across various industries. As researchers delve deeper into the fundamental understanding of polymer science and explore new avenues for material design, we can expect to witness even more remarkable advancements in the years to come, with the potential to address a wide range of societal and technological challenges.
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4. Liquid simulationLiquid simulation is a crucial area of research in computational science and engineering, with far-reaching applications in various fields, including fluid dynamics, materials science, and computer graphics. The ability to accurately simulate the behavior of liquids, from simple fluids to complex multi-phase systems, has become increasingly important as we strive to understand and predict the complex phenomena that govern the physical world. One of the primary challenges in liquid simulation is the inherent complexity of fluid dynamics, which involves the interplay of various factors, such as viscosity, surface tension, and turbulence. Computational methods, such as computational fluid dynamics (CFD) and smoothed particle hydrodynamics (SPH), have been developed to model these complex fluid behaviors with increasing accuracy and efficiency. The applications of liquid simulation are vast and diverse. In the field of materials science, liquid simulation can be used to study the behavior of molten metals, polymers, and other complex fluids, enabling the design and optimization of manufacturing processes, such as casting, extrusion, and injection molding. In the energy sector, liquid simulation is crucial for the development of efficient and reliable energy systems, including the design of turbines, heat exchangers, and fuel injection systems. In the realm of computer graphics, liquid simulation has become an essential tool for creating realistic and visually stunning visual effects in movies, video games, and other digital media. The ability to simulate the complex behavior of liquids, such as water, oil, and other fluids, has enabled the creation of breathtaking visual experiences that were once impossible to achieve. Moreover, liquid simulation has important implications for environmental and biological applications. For instance, the simulation of fluid flow in natural systems, such as rivers, oceans, and atmospheric phenomena, can aid in the understanding and prediction of climate patterns, weather events, and the transport of pollutants. In the biomedical field, liquid simulation can be used to study the dynamics of blood flow, the behavior of biological fluids, and the design of medical devices and drug delivery systems. As computational power and simulation techniques continue to advance, the potential of liquid simulation to unlock new discoveries and drive innovation across various disciplines is immense. By leveraging the insights gained from these simulations, researchers and engineers can develop more efficient, sustainable, and resilient solutions to the complex challenges facing our world. In conclusion, the field of liquid simulation is a dynamic and multifaceted area of research that holds great promise for the future. As we deepen our understanding of fluid dynamics and expand our computational capabilities, we can expect to witness even more remarkable advancements in the years to come, with the potential to transform the way we approach and solve a wide range of scientific and technological problems.
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5. Density Functional Theory (DFT)Density Functional Theory (DFT) is a powerful computational method that has revolutionized the field of materials science and quantum chemistry. This theoretical framework provides a systematic and efficient approach to understanding the electronic structure and properties of a wide range of materials, from solids and molecules to nanostructures and biomolecules. At the core of DFT is the fundamental principle that the ground-state properties of a many-electron system can be determined by the electron density, rather than the complex many-body wavefunction. This simplification, combined with the development of accurate exchange-correlation functionals, has made DFT a widely adopted tool for studying the electronic, structural, and chemical properties of materials. One of the key advantages of DFT is its ability to provide a balanced description of both covalent and non-covalent interactions, which are crucial for understanding the behavior of complex systems. This has enabled researchers to investigate a diverse range of materials, including metals, semiconductors, insulators, and even strongly correlated systems, with a high degree of accuracy and computational efficiency. The applications of DFT are vast and far-reaching. In the field of materials science, DFT has been instrumental in the design and development of new materials with tailored properties, such as high-performance catalysts, energy storage devices, and functional coatings. By combining DFT calculations with experimental data and advanced characterization techniques, researchers can gain a deeper understanding of the underlying mechanisms that govern the behavior of materials, ultimately leading to the rational design of novel materials with improved performance. In the realm of chemistry, DFT has become an indispensable tool for studying the structure, reactivity, and spectroscopic properties of molecules, including organic compounds, inorganic complexes, and biomolecules. This has enabled the prediction of reaction pathways, the identification of reaction intermediates, and the interpretation of experimental data, which is crucial for the development of new drugs, catalysts, and other chemical products. Moreover, the versatility of DFT has allowed its application in diverse fields, such as nanotechnology, environmental science, and computational biology. The ability to model the electronic structure and properties of nanoscale systems has led to the design of novel nanodevices and the understanding of nanoscale phenomena. In the context of environmental science, DFT has been used to study the adsorption and catalytic properties of materials for environmental remediation and energy conversion. In computational biology, DFT has been employed to investigate the structure and function of biomolecules, contributing to the understanding of biological processes and the development of new therapeutic strategies. In conclusion, Density Functional Theory is a transformative computational method that has profoundly impacted our understanding of materials and chemical systems. As computational resources and DFT methodologies continue to advance, we can expect even more remarkable breakthroughs in the years to come, with the potential to address a wide range of scientific and technological challenges facing our society.
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풍동실험 레포트 과제1. 풍동실험 이 레포트는 풍동실험을 통해 원형 실린더의 유동 특성을 이론값과 실험값을 비교하여 분석하는 내용입니다. 실험에서는 풍동 실험기와 풍속 측정기의 풍속 차이를 확인하고, 풍속에 따른 물기둥의 높이 변화를 측정하여 압력을 계산하였습니다. 이를 통해 정체점, 순압력구배 구간, 역압력구배 구간, 박리점, Karman Vortex 현상 등 원형 실린더의...2025.05.13 · 공학/기술
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23-2 아주대 전산열유체역학 Project1(Two-dimensional laminar flow over a circular cylinder)1. 2차원 층류 유동 원형 실린더 주위를 흐르는 2차원 층류 유동(laminar flow)을 해석하였다. 2차원 steady 유동인 Re=4와 2차원 unsteady 유동인 Re=80 두 케이스에 대하여 Ansys Fluent를 사용한 시뮬레이션을 수행하였다. 2. 수치해석 방법 수업시간에 제공한 cyl.msh 파일을 사용하였고, 제공된 강의노트의 set...2025.01.29 · 공학/기술
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유체교반 실험 결과 분석1. 교반 이론 교반은 서로 다른 물리적, 화학적 특성을 가진 2가지 이상의 물질을 외부적인 기계 에너지를 이용하여 균일한 혼합 상태로 만드는 일이다. 교반기는 화학 실험 및 제조 화학 공업에서 기체, 액체, 고체(입자상)상의 물체를 휘저어 섞는 기기를 일컫는다. 교반기의 효율에 영향을 미치는 요소로는 유체의 특성과 교반기의 상태에 따라 다르다. 2. 임펠...2025.01.17 · 공학/기술
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오리피스 유량측정 실험 (위생설비실험 레포트)1. 유량 측정 실험을 통해 오리피스 유량계를 이용하여 유량을 측정하고, 베르누이 방정식을 이용하여 실제 유량을 계산하였다. 실험 결과를 분석하여 오차를 확인하고 오리피스 유량계의 특성을 이해할 수 있었다. 2. 유체역학 유체의 유동 특성을 이해하기 위해 레이놀즈 수, 베르누이 방정식, 연속방정식 등 유체역학 이론을 학습하고 실험에 적용하였다. 이를 통해 ...2025.01.09 · 공학/기술
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기체 흡수 결과보고서1. 기체 흡수 이번 실험은 하부에는 공기와 이산화탄소를 넣고, 상부에는 물을 넣은 후 이산화탄소 농도를 통해 시간에 따라 흡수되는 기체 흡수량을 관찰하는 실험이었습니다. 탑에서 이산화탄소는 물과 만나 일부는 흡수되고 나머지는 상부로 배출됩니다. CO2는 H2CO3로 변환되고 흡수되어 상부와 하부의 물을 NaOH를 사용해 적정하면 흡수된 CO2양을 구할 수...2025.01.21 · 공학/기술
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암호화폐 채굴 공장의 효율적인 열유동해석1. 암호화폐 채굴 공장 암호화폐 채굴 공장에서는 수많은 그래픽 카드가 가동되어 비트코인을 채굴하고 있습니다. 이러한 채굴 공장에서는 효율적인 열 관리 시스템이 필요하여, 본 발표에서는 CFD 분석을 통해 그래픽 카드의 열 배출을 최적화하는 방법을 제시하고 있습니다. 2. 그래픽 카드 그래픽 카드는 채굴 과정에서 많은 열을 발생시키며, 과열되면 성능이 저하...2025.04.29 · 공학/기술
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[A+] 항공기계공학개론 / 리커다인 활용 10페이지
목차서론RecurDyn에 대한 소개RecurDyn에서의 구현과정해석결과동역학적 수식을 이용한 풀이RecurDyn의 해석 결과오차율결론참고문헌Ⅰ. 서론기계공학 학부 수업과정에서 공학적 이론수식을 이용한 해석을 통해 결론을 도출해왔다. 그러나 산업현장에서는 이론적 수식으로는 결과를 도출하기 어려운 복잡하고 기하학적인 형태를 주로 다룬다. 이론적 수식을 통해 해석을 할 경우 상당히 많은 시간이 걸릴 수도 있고, 심지어는 결과를 도출할 수 없을 수도 있다.산업에서는 제품의 도면을 수작업으로 그려 시제품을 만들고 고전적인 물리적 해석을 수행...2023.09.07· 10페이지 -
중고등학교 학교신문 기사 작성 예시 4 5페이지
국어탐구대회 우리말 겨루기 열려5월 30일(월) 국어탐구대회 우리말 겨루기가 실시되었다. 실시 대상은 1, 2, 3학년 중 참가 희망자이며 출제 내용은 화법, 문법, 문학, 독서 관련 총 30문항이다. 참가 인원의 20%를 시상하며 동점자가 나올 시 배점 높은 문항과 주관식 문항을 맞은 개수를 고려하여 구분한다.채점 및 집계 후 금상 2명, 은상 6명, 동상 9명이 산출되었다. 금상 수상 학생 2명은 1학년 1반 ○○○ 학생과 2학년 2반 ○○○ 학생이다. ○○○ 학생은 수상 소감을 묻자 “잘 아는 문제들이 많이 나와서 자신 있게 ...2025.03.03· 5페이지 -
<현역의대생> 인공슬관절 치환술의 역사 및 개발 원리 탐색하기_탐구보고서_의학(세특) 3페이지
인공슬관절 치환술의 역사 및 개발 원리 탐색하기1. 인공슬관절의 역사역사적으로 실패와 재발견의 반복을 경험했다. 초기에는 경첩 방식의 치환물을 선택하여 사용하였으나 예후가 좋지 않아 사라졌다. 이후에 Total Condylar(전과 골절) 방식의 치환물이 성공적으로 개발되어 최근에는 후방십자인대(PCL) 보존형 인공슬관절 (CR-TKR)과 대치형 인공슬관절(PS-TKR)이 그 유용성을 인정받고 있다.고정형 베어링 관절의 문제(아래쪽 금속 치환물에 플라스틱이 고정되어 있는 형태이기 때문에 무릎 관절의 운동 범위가 넓지 못하고 시간이 ...2024.03.16· 3페이지 -
우리나라에 현재 도입되어 있는 슈퍼컴퓨터에는 어떤 것들이 있는지 역사와 종류를 찾아서 정리하시오. 그리고 세계 수준과 비교하여 어떤지 설명하시오. 5페이지
컴퓨터구조우리나라에 현재 도입되어 있는 슈퍼컴퓨터에는 어떤 것들이 있는지 역사와 종류를 찾아서 정리하시오. 그리고 세계 수준과 비교하여 어떤지 설명하시오.서론계산 과학 및 공학은 다른 과학적 방법으로 연구하기에는 너무 복잡하거나, 너무 많은 비용과 시간이 소요되거나, 핵실험과 같이 위험하거나, 너무 작거나(나노 규모) 너무 커서(전 우주 등) 실험하기 어려운 연구를 수행할 수 있는 유일한 방법이기 때문에 이론과 실험에 이어 과학적 탐구의 세 번째 방법론으로 인정받고 있다.복잡한 계산 과학 및 공학 문제를 해결하기 위해서는 강력한 연...2024.07.18· 5페이지 -
문과생도 과알못도 재미있게 읽는 기발하고 수상한 과학책, 과학을보다 11페이지
과학을 보다교보 문고 신간 코너에서 새로 나온 책을 살펴보는 중, 눈에 들어오는 책이 있어서 집었다.“문과생도 과알못도 재미 있게 읽는 기발하고 수상한 과학책”이라는 부제 때문에 이 책을선택해서 1월 25일부터 28일까지 읽었는데, 중간에 다소 어려운 과학 내용만 제외하면나 같이 과학을 싫어하는 사람도 재미 있게 읽을 수 있는 도서이다.저자는 총 4명인데 질문을 하면서 진행을 하는 방송인 정영진, 물리학자 김범준,원자핵공학자 서규렬, 그리고 우주학자 지웅배이다.방송인 정영진은 충남대학교 신문방송학과를 졸업한 후 방송인으로 TV와 뉴...2024.02.05· 11페이지