유사변환기법을 이용한 Galerkin-FEM모델

A Three-Dimensional Galerkin-FEM Model Using Similarity Transform Technique

본 논문에서는 수평유속의 연직방향 변화 결정에 유한요소기법(FEM)을 이용하고 수평방향으로는 유한차분기법을 사용하는 복합형 Galerkin 연직함수 전개모델에 새로이 유사변환기법을 추가한 3차원 해수유동모델의 개발에 대하여 기술하였다. 기본방정식의 연직방향으로 선형보간함수를 기저함수로 사용하여 Galerkin 기법을 적용하여 구성되는 행열 방정식에 유사변환기법을 적용, 각 절점의 유속값을 해석적으로 구하였다. 유사변환기법을 적용하여 최종 얻어지는 모우드 shape 방정식은 비연계된 방정식으로 구성되므로 역행렬 계산이 필요없어 계산시간이 절약된다. 또한 수립된 모델은 고유벡터행렬로 구성되는 모우드 shape가 도입됨으로써 모우드 shape 몇개만 사용하여도 거의 수렴된 값을 얻을 수 있어 계산시간을 절약할 수 있다. 등수심하 유한영역과 무한영역에서의 수치실험을 통하여 개발된 모델의 적용 가능성을 검증하였다.

This paper presents a modal solution of linear three-dimensional hydrodynamic equations using similarity transform technique. The solution over the vertical space domain is obtained using the Galerkin method with linear shape funtions (Galerkin-FEM model). Application of similarity transform to resulting tri-diagonal matrix equations gives rise 掠 a set of uncoupled partial differential equations of which the unknowns are coefficients of mode shape vectors. The proposed method.