• 한국분무공학회지
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• 제5권1호
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• pp.13-22
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• 2000

The present study has numerically analyzed the vaporization characteristics of fuel droplets in the high temperature convective flow field. The axisymmetric governing equations for mass, momentum, energy, and species are solved by an iterative and implicite unstructured finite-volume method. The moving boundary due to vaporization is handled by the deformable unstructured grid technique. The pressure-velocity coupling in the density-variable flows is treated by the SIMPLEC algorithm. In terms of the matrix solver, Bi-CGSTAB is employed for the numerically efficient and stable convergence. The n-decane is used as a liquid fuel and the initial droplet temperature is 300K. Computations are performed for the nonevaporating and evaporating droplets with the relative interphase velocity(25m/s). The unsteady vaporization process has been simulated up to the nondimensional time, 25. Numerical results indicate that the mathematical model developed in this study succesfully simulates the main features of the droplet vaporization process in the convective environment.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.105-105
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• 2021

본 연구에서는 2차원 비선형 천수모형과 수심평균된 스칼라 이송모형을 해석하는 수치모형에 대해 기술하였다. 수치모형의 정확성을 보장함과 동시에 안정성을 높이기 위해 유한체적법, 플럭스 재구성 및 minmod 제한자를 사용하였다. 비선형 천수방정식의 이송항과 바닥 경사항은 계산된 수심의 양수 보존과 흐름의 정상 상태를 보장하기 위한 second order well-balanced positivity preserving central-upwind method를 이용하여 수치적으로 이산화되었다. 마찬가지로, 이송-확산 방정식 내 이송항은 동일한 2차 풍상차분법을 통해 수치적으로 풀이하였다. 격자점 경계면에서의 불연속으로 인한 수치진동을 방지하기 위해 이송항의 계산에 포함된 보존항의 차이로 인해 발생하는 스칼라의 수치확산을 최소화하기 위해 무차원의 비소산함수를 도입하였다. 또한, 확산항은 유한차분법을 이용하여 이산화하였다. 제안된 수치모형은 시간미분항의 계산을 위해 오일러 기법을 적용하여 계산된 수심 및 스칼라의 양수 보존여부와 함께 정지된 흐름의 정상 상태의 보존여부를 확인하였다. 제안된 수치모형의 해석 정확성을 평가하기 위해 1, 2차원 공간 내 다양한 흐름 조건에서의 해석해를 이용한 3개의 벤치마크 테스트를 수행하였다. 평균 제곱근 오차(Root Mean Squared Error, RMSE)를 산정하여 수치모형의 성능을 정량적으로 평가하였으며, 비소산함수를 적용함에 따라 스칼라의 수치확산이 감소하게 되었음을 확인하였다. 또한, 세 차례의 벤치마크 테스트 결과는 공통적으로 수치모형에 의해 계산된 결과값이 비소산함수를 고려함에 따라 해석해와 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.211-218
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• 2004

WAM 모형은 대양의 파랑추산에 있어서 높은 정밀도를 가지고 있으면서도 타 모형에 비해 상대적으로 간결한 구조를 가지고 있어 국내외 많은 연구자들이 널리 활용하고 있으나, 모형의 특성상 심해${\cdot}$광역조건과 더불어 비교적 큰 격자에 적합하도록 설계되어 있고 파향의 격자 분한 방법으로 언해 경우에 따라서는 예기치 못하는 계산 결과를 산출하기도 한다. 본 연구에서는 WAM Cycle 4 모형을 대상으로 이 같은 문제점을 상세히 검토하고 관련 내용을 수정하여 천해${\cdot}$ 상세 해역에 대한 적용성을 확장하였으며, 수정된 WAM 모형은 이어도 해양과학기지에서 관측한 2003년 9월 한 달 동안의 정밀 파랑관측 자료를 토대로 검정하여 그 타당성을 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제28권6호
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• pp.557-564
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• 2004

WAM 모형은 대양의 파랑추산에 있어서 높은 정밀도를 가지고 있으면서도 타 모형에 비해 상대적으로 간결한 구조를 가지고 있어 국내외 많은 연구자들이 널리 활용하고 있으나, 모형의 특성상 심해ㆍ광역조건과 더불어 비교적 큰 격자에 적합하도록 설계되어 있고 파향의 격자 분할 방법으로 인해 경우에 따라서는 예기치 못하는 계산 결과를 산출하기도 한다. 본 연구에서는 WAM Cycle 4 모형을 대상으로 이 같은 문제점을 상세히 검토하고 관련 내용을 수정하여 천해ㆍ상세 해역에 대한 적용성을 확장하였으며, 수정된 WAM 모형은 이어도 해양과학기지에서 관측한 2003년 9월 한 달 동안의 정밀 파량관측 자료를 토대로 검정하여 그 타당성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권3호
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• pp.241-251
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• 2017

EFD-CFD 워크샵 중 Case3인 RAE Wing A 형상에 대해 전산유체역학 해석을 수행하였다. 해석자로 3개의 상용 CFD 해석 코드(Star-CCM+, Fluent, CFX)와 오픈 소스 CFD 코드(SU2)를 사용하였다. 격자는 상용 격자 생성 코드인 Pointwise를 이용하여 격자의 수에 따라 4가지를 생성하였다. 마하수 0.4, 0.8에서 는 받음각 2도, 마하수 0.9에서 받음각 1도에서 해석하였다. coarse격자부터 fine 격자까지는 압력계수 곡선과 수직력 계수는 비슷한 결과를 보였으나 항력 계수에서는 차이가 있었다. Star-CCM+과 Fluent의 해석에서 차분법의 차수가 높을수록 충격파의 위치를 앞으로 예측하였다. 수렴에 다다르는 계산시간은 Fluent, Star-CCM+, CFX의 순으로 나타났고 SU2는 이에 비해 수렴하는데 많은 시간이 들었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권1호
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• pp.118-127
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• 2010

전기검층은 지층의 전기비저항을 측정하는 물리검층법으로 전극배열에 따른 전기비저항 변화에서 지층내의 수포화도를 평가하는데 이용된다. 전기검층은 시추공 효과 및 인접한 지층의 두께와 전기비저항 들에 의해 많은 영향을 받는다. 이러한 시추공 효과 및 인접 지층의 영향은 시추공 내에서 전기검층 손데가 중심으로부터 편향되었을 때 더 커진다. 노말검층 손데가 시추공 내에서 편향되었을 때, 단노말과 장노말 검층자료의 정확한 해석의 기초를 마련하기 위해 검층손데의 편향에 의한 전기검층 자료의 왜곡을 수치모델링을 이용하여 분석하였다. 이를 위해 노말검층 손데의 편향으로 인한 3차원적 기하학적 구조를 단순화 시킬 수 있는 새로운 좌표 체계를 제안하고, 이 좌표계에서 Fourier 급수 전개(Fourier series expansion)를 수행하였다. 여러 개의 서로 연동된 이차원 문제들을 풀기 위하여 이차원 hp goal-oriented high-order self-adaptive hp (h는 셀의 크기, p는 근사 차수를 의미) 유한요소법에 기초한 알고리즘을 적용하였다. 이 알고리즘은 모델링 영역 내에서 자동적으로 각 격자 셀에서의 h와 p를 바꿔가면서 최적의 격자를 생생하여 원하는 정밀도의 해를 도출할 수 있다. 수치모델링 결과, 이 연구에서 제안한 알고리즘으로 정확하고 신뢰성 있는 해를 얻을 수 있었다. 검층손데의 편향 영향은 시추공경이나 시추공 이수의 전기비저항이 큰 경우, 그리고 지층의 전기비저항이 낮은 경우에 큰 것을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.1158-1174
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• 1988

본 연구에서는 계단형 벽면조건을 없게 하기 위해서 비직교 좌표계(non-orth- ogonal coordinate system)를 사용하여 수치해석하였다. 비직교 좌표계를 이용한 수 치해석의 예는 Thompson등이 Laplace방정식 혹은 Poisson방정식을 해석함으로써 비직 교 격자망을 구성한 바 있고, Fahgri와 Asako는 대수적 비직교 좌표변환으로 유한차분 방정식을 유도하여 비정규경계면을 갖는 관로에서의 유동특성을 해석하였으며 이재헌 과 이상렬은 Fahgri와 Asako의 방법을 비정규경계면을 갖는 밀폐공간내에서의 자연대 류의 수치해석에 적용한 바 있다. 본 해석에서도 Fahgri와 Asako의 변환법으로 유한 차분방정식을 유도하였는데, 이 방법을 사용할 경우 확대관의 경사벽면을 계단형으로 만들지 않고 유한차분방정식을 유도할 수 있어서 계단형 벽면으로 인한 해의 오차를 제거할 수 있다. Fig.2는 본 해석에서 사용한 비직교 격자망을 나타낸다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.279-290
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• 1998

충격파의 높이나 속도는 홍수제어조작이나 수로벽과 빠른 유속을 가지는 하천에서 교량의 설계에 중요한 자료가 된다. 따라서 광범위한 조건에서 흐름의 불연속면을 모의할 수 있는 수치모형이 요구된다. 본 연구에서는 천수방정식을 지배방정식으로 한 Godunov 형 유한체적법 모형을 개발하였다. Riemann 해법으로 Roe(1981)의 해법이 사용된다. 이 모형은 본 연구에서 비구조적격자(unstructured grids)를 사용하기 위해 개발된 수정 MUSCL을 도입하였다. 양해법을 쓰는 본 모형은 시간간격을 자동 계산한다. 개발된 모형을 전형적인 이차원 댐 붕괴파 모의, 수리모형 실험에서 행해진 붕괴파 모의, 그리고 수리모형 실험에서 행해진 만곡수로에서의 정상상태 모의 등에 적용하였다. 그 적용결과에 의해 다음과 같이 결론을 내었다. 1)유한체적법은, 충격파 모의를 위한 수치해석 기법인 Godunov 형 방법과 잘 결합될 수 있기 때문에 충격파를 모의하기에 적당한 방법이다. 2)수정 MUSCL과 결합된 유한체적법 모형이 충격파를 잘 포착함으로써 수정 MUSCL의 적용성이 입증되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2179-2183
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• 2008

지금까지 분포형 모형 개발에 대한 많은 노력이 있음에도 불구하고 여러 제약사항들에 의해 잠재력을 보여주는 정도로 활용되어 왔으나, 최근 급속도로 발전하는 컴퓨터의 계산능력, DEM 등 디지털정보의 구축이 진행되어 오고 있고, GIS 및 인공위성 영상기법의 발달로 공간적인 비균질성을 고려하여 유출과정에서 운동역학적인 이론을 기반으로 물의 흐름을 수리학적으로 추적해 나가는 물리적기반의 분포형 유출모형의 활용도가 높아지고 있다. 본 모형개발에 있어 이론적 배경이 된 모형은 1998년부터 일본 교토대학 방재연구소 코지리 연구실에서 개발 중인 Hydro-BEAM으로 유역 물순환의 건전성을 평가하기 위하여 장기간의 유역 내 유량, 수질을 시계열 및 공간적으로 파악하여 유역의 영향평가를 위해 개발된 물리적 기반의 격자구조를 가진 분포형 장기유출 모형이다. 유출량 계산은 유역내 수평 유출량산정 모듈로서 평면 분포형의 격자형을, 연직 분포형으로는 $A{\sim}B$층의 수평유출량은 하천으로 유입하고, C층은 하천유량에 영향을 미치지 않는 지하수층으로 가정하는 다층모형을 이용해서 A층, 지표 및 하도흐름은 운동파 법(kinematic wave)으로, $B{\sim}C$층의 유출량은 선형저류법으로 계산하는 모형이다. 본 연구에서는 격자흐름방향을 4방향에서 8방향으로 개선하였고, 모형의 각종 수문매개변수들을 GIS와 연계하여 직접 입력할 수 있도록 하였으며, 물리적기반의 침투과정을 모의할 수 있도록 Green & Ampt모듈을 추가하고, 향후 레이더 강우 및 수치예보강우의 홍수유출예측을 염두에 두고 격자강우량을 활용할 수 있도록 하는 등 홍수유출해석을 위한 분포형 강우-유출모형으로 개선 하였고, 이를 남강댐유역에 적용해 봄으로써 모형의 적용성을 검토해 보고자 하였다. 홍수기동안의 지표흐름과 지표하 흐름의 시간적 변화와 공간적 분포를 모의할 수 있었으며, 전처리과정으로서 ArcGIS 혹은 ArcView등의 GIS 프로그램을 이용하여 모형에 필요한 ASCII형태의 입력 매개 변수 자료들을 가공하였다. 또한 후처리과정으로서 모형의 수행결과인 유역내의 유출량 분포 등을 GIS상에서 나타낼 수 있도록 ASCII형태로 출력하도록 구성하였다. 남강댐유역을 대상으로 유역을 500m의 정방형 격자로 분할하고 수계망을 통하여 유역 출구까지 운동파이론에 의해 추적 계산하였으며, 수문곡선 비교결과 재현성 높은 결과를 보여주었다. 모형의 정확성 및 실용성에 대한 보다 정확한 평가를 위해서는 향후 다양한 강우 사상 혹은 다양한 크기의 유역에 대한 유출량의 재현성 및 매개변수 등에 검증이 이루어져야 할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.8064-8073
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• 2015

편미분방정식 해를 위한 효율적인 방법 중의 하나는 미분구적법이다. 이방법은 복잡한 구조 및 하중에 따른 컴퓨터 용량의 과도한 사용뿐만 아니라, 컴퓨터 프로그래밍의 복합알고리즘 해석상의 어려움 피하기 위해 많은 분야에 적용되어왔다. 아크축의 비신장 및 신장을 고려한 곡선보의 내평면 진동을, 미분구적법 (DQM)을 이용하여 해석하였다. 다양한 경계조건과 열림각에 따른 진동수을 계산하였다. DQM의 해석결과는, 비교 가능한 정확한 수학적 해법을 다른 수치해석결과와 비교하였다. DQM은 적은 격자점을 사용하고도 정확한 해석을 보여주었고, 다양한 변화에 따른 새로운 결과를 제시하였다.