• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.27-27
• /
• 2021

세굴은 유체와 유사의 상호작용으로 발생하는 중요한 자연 현상 중 하나로, 구조 및 지반 붕괴, 홍수, 생태계 파괴 등의 문제를 야기할 수 있다. 이러한 세굴 현상을 예측하기 위해 많은 수치적 연구가 진행되어왔지만, 대부분의 연구가 기존 격자기반방법인 유한체적법 (FVM)과 개별요소법 (DEM)이 연성된 모델을 이용하였고, 이는 격자 의존도로 인한 정확도와 효율성의 문제점을 보였다. 해결책으로 입자기반 유체해석 방법인 약압축성 SPH (WCSPH)와 개별요소법의 결합모델을 이용한 모의가 연구되어 왔지만, 단순 밀도차를 활용한 유체해석방법이 압력의 불안정성을 야기하여 유사의 운동에도 영향을 주는 결과를 보였다. 또한, 개별요소법의 특성상 모의 입자의 크기를 실제 실험 입자의 크기와 동일하게 설정하면서 입자수가 지나치게 증가해 계산의 효율성이 현저히 낮아지게 되었고, 이로 인해 실제 자연 지형에 적용하는데 어려움을 보여주었다. 본 연구에서는 향상된 세굴 수치모의해석을 위해 반복법을 통해 안정적인 유체 압력을 계산하는 비압축성 SPH (ISPH)와 개별요소법을 연성한 ISPH-DEM 모델을 사용하였다. 또한, 계산속도 향상을 위해 하나의 입자가 다수의 작은 입자의 움직임을 대표하는 Coarse-grained 방법을 적용하여 기존 모델을 개선하였다. 개선된 모델을 NFLOW ISPH PURPLE 소프트웨어를 이용하여 세굴 현상을 수치 모의하였고 실험 결과와 검증을 진행한 결과, 세굴의 깊이, 너비, 형상 등을 비교하였을 때 약 10% 이내의 오차를 보였고, Coarse-grained 방법을 통한 입자 수 감소로 최소 13배 증가된 해석 속도를 보였다. 이를 통해 본 연구에서 제시된 모델이 실제 자연 지형에서의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 1995년도 추계 학술대회논문집
• /
• pp.197-202
• /
• 1995

비정상(unsteady) 압축성(compressible) 유동에 의한 공력음향(aeroacoustics)을 모사하여 공력소음원을 해석하기 위해서는 고차(high order)의 정확도와 높은 해상도(resolution)를 가지며, 상대적으로 계산시간을 많이 필요로 하지 않는 외재적(explicit) 유한차분법이 필수적으로 요구된다. 이것은 주어진 차분방식과 격자계로써 공간과 시간상에 존재하는 미소크기의 파동성분들을 충분히 구현하여야 만족할 만한 수치해를 얻을 수 있기 때문이다. 본 연구에서는, 그러한 유한차분법 중 최근에 관심의 대상이 되고있는 삼각(tridiagonal)또는 오각(pentadiagonal) 집적유한차분법(compact finite difference scheme)이 최대의 해상도를 갖도록 하는 수학적인 방법을 개발하고, 이 방법으로써 새롭게 집적유한차분법을 최적화하였다. 개발된 최적화 방법은, 푸리에 해석법(Fourier analysis)을 통하여 파동수(wavenumber) 영역에서 수학적으로 계산된 위상오차(phase error)를 최소화하는 것이며, 이러한 개념과 방법은 본 연구에서 처음으로 집적유한차분법에 적용되었다. 여러가지 절단정확도(truncation order)에 대해서 최적화 된 집적유한차분법들이 실제 공간과 시간상에서 보여주는 정확도와 오차특성을 알아보기 위하여, 이 방법들을 1차원 선형파동방정식에 적용하였고, 이 결과를 통하여 가장 정확하고 효과적인 절단정확도의 집적유한차분법을 선별하였다. 특히, 오각(pentadiagonal)법에 비해 더욱 효율적인 6차 삼각(tridiagonal)법을 1차원 Euler방정식에 적용하여, 비선형 파동에 대한 모사를 수행할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권7호
• /
• pp.721-730
• /
• 2012

본 연구에서는 벽면부착에 의해 야기되는 다상유동에 대한 수치적 연구를 제시한다. 먼저 다상유동 해석을 위해 표면장력에 대한 CSF(Continuum Surface Force) 모델 및 벽면부착 경계조건 모델을 비정렬격자계에 적합하도록 수치해석방법을 정립시키고, Myong(2009)이 개발한 비정렬격자계와 VOF 방법으로 체적포착법(volume capturing method)을 사용한 수치해석방법(코드)에 삽입하였다. 또한 본 수치해석방법을 사용하여 중력을 포함하여 어떤 외력도 존재하지 않고 오직 벽면부착에 의해 야기되는 유동현상인 원통형 탱크의 바닥에 위치한 얕은 물풀(water pool)에 대해 물이 벽면을 적시는 경우와 적시지 않는 경우에 대해 수치해석 하였다. 연구결과, 본 수치해석방법은 벽면부착에 의해 야기되는 다상유동 문제에 대한 유용성이 입증되었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.77-82
• /
• 2013

주기가 다른 격자들로 구성된 평면 DFB 도파로의 필터 특성들을 등가 전송선로 망을 사용하여 구현하였다. 대역 필터 특성과 공진 특성을 정확하게 분석하기 위하여 Floquet 이론과 Babinet 원리에 기초한 종방향 모드 전송선로 이론 (L-MTLT)을 제시하였다. 수치해석 결과, 본 논문에서 제시한 해석법은 주기가 다른 격자들로 구성된 DFB 도파로의 필터 특성들을 분석하기 위한 간단한 수치 해석적 알고리즘을 제공하였으며, DFB 필터의 대역폭과 사이드로브의 억압특성 각 영역에서의 격자개수와 격자 종횡비 (aspect ratio)에 민감하게 의존함을 보였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제31권4호
• /
• pp.58-65
• /
• 1994

계산격자크기의 변화에 따른 해의 특성을 이해하는 것은 중요하며, 특히 벽함수를 사용하지 않는 난류모형을 사용할 때 더욱 그러하다. 본 논문에서는 배주위의 3차원 난류유동장에 대한 수치해의 격자의존성에 대한 수치계산적인 조사를 수행한다. 본 연구에서는 수정된 sub-grid-scale 난류모형과 함께 유한체적법을 사용하며 복잡한 배의 기하학적 형상에 적합한 비직교의 곡선좌표계를 수치적으로 만들어 사용한다. 그리고 수학선형인 Wigley 선형과 Series 60($C_B=0.8$) 선형에 대하여 수치계산적인 연구를 수행하고, 수치해의 격자의존성을 보이기 위하여 여러가지 격자크기에 대한 계산결과들을 서로 비교하였으며 실험결과와도 비교해 보인다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
• /
• pp.2731-2736
• /
• 2007

In this paper, incompressible flow over a cylinder near a plane wall using the Immersed Boundary. Finite Difference Lattice Boltzmann Method (IB-FDLBM) is implemented. In this present method, FDLBM is mixed with IBM by using the equilibrium velocity. We introduce IBM so that we can easy to simulate bluff-bodies. With this numerical procedure, the flow past a circular cylinder near a wall is simulated. We calculated the flow patterns about various Reynolds numbers and gap ratios between a circular cylinder and plane wall. So these are enabled to observe for vortex shedding. The numerical results are found to be in good agreement with those of previous studies.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.14-19
• /
• 2006

A conservative finite-volume method for computing 3-D flow with an unstructured cell-centered method has been extended to free surface flows or two-fluid systems with topologically complex interfaces. It is accomplished by implementing the high resolution method(CICSAM) by Ubbink(1997) for the accurate capturing of fluid interfaces on unstructured meshes, which is based on the finite-volume technique and is fully conservative. The calculated results with the present method are compared to show the ease and accuracy with available numerical and experimental results reported in the literature.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.70-77
• /
• 2012

In this paper, diagonal implicit harmonic balance method with overset grid technique is applied to analyze helicopter rotor blade flow in hover and forward flight condition. The chimera grid need interpolation time with sub-grid and background grid in moving problem such as forward flight on every time step. Present method is available enough to reduce the grid module interpolation time. In order to demonstrate present method, Caradonna & Tung's and AH-1G rotor blades are used and the results are compared to other researchers' result and experimental data.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
• /
• pp.910-915
• /
• 2003

A Navier-Stokes equation solver for incompressible viscous flows with free surface is developed and tested. This is based upon a fractional time step method and a non-staggered finite volume formulation for unstructured meshes. For time advancement scheme, Adams -Bashforth method for convective term and Crank-Nicolson method for diffusive term are applied. The interface between two fluids with different fluid properties is tracked with Piecewise Linear Interface Calculation(PLIC) Volume-of-Fluid(VOF) methods. Computational results are presented for some test problems: the broken dam, the sloshing in a rectangular tank, the filling of a cylindrical tank.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제1권1호
• /
• pp.88-97
• /
• 1996

This paper treats an adaptive finite-element method for the viscous compressible flow governed by Navier-Stokes equations in two dimensions. The numerical algorithm is the two-step Taylor-Galerkin mettled using unstructured triangular grids. To increase accuracy and stability, combined moving node method and grid refinement method have been used for grid adaption. Validation of the present algorithm has been made by comparing the present computational results with the existing experimental data and other numerical solutions. Four benchmark problems are solved for demonstration of the present numerical approach. They include a subsonic flow over a flat plate, the Carter flat plate problem, a laminar shock-boundary layer interaction. and finally a laminar flow around NACA0012 airfoil at zero angle of attack and free stream Mach number of 0.85. The results indicates that the present adaptive triangular grid method is accurate and useful for laminar viscous flow calculations.