• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.11 no.1
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• pp.37-44
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• 2006

This study summarizes advantages and disadvantages of numerical methods and compares ELLAM and LEZOOMPC to develop an efficient numerical modeling technique on contaminant transport. Eulerian-Lagrangian method and Eulerian method are commonly used numerical techniques. However Eulerian-Lagrangian method does not conserve mass globally and fails to treat boundary in a straightforward manner. Also, Eulerian method has restrictions on the size of Courant number and mesh Peclet number because of time truncation error. ELLAM (Eulerian Lagrangian Localized Adjoint Method) which has been popularly used for past 10 years in numerical modeling, is known for overcoming these numerical problems of Eulerian-Lagrangian method and Eulerian method. However, this study investigates advantages and disadvantages of ELLAM and suggests a change for the better. To figure out the disadvantages of ELLAM, the results of ELLAM, LEZOOMPC (Lagrangian-Eulerian ZOOMing Peak and valley Capturing), and visual MODFLOW are compared for four examples having different mesh Peclet numbers. The result of ELLAM generates numerical oscillation at infinite of mesh Peclet number, but that of LEZOOMPC yields accurate simulations. The simulation results suggest that the numerical error of ELLAM could be alleviated by adopting some schemes in LEZOOMPC. In other words, the numerical model which combines ELLAM with backward particle tracking, forward particle tracking, adaptively local zooming, and peak/valley capturing of LEZOOMPC can be developed for not only overcoming the numerical error of ELLAM, but also keeping the numerical advantage of ELLAM.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.10 no.1
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• pp.91-104
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• 2008

In tunnels, safety factor concept has been suggested to estimate their stability quantitatively. It is merely limited in the framework of mechanical analysis. However safety factor concept has not been applied in hydro-mechanical coupled analyses due to their modelling complexity. Recently studies on this topic are being actively made. In this study, induced drainage modelling methods for hydro-mechanical coupled analyses are compared and analyzed to estimate safety factor of a subsea tunnel exactly. To this end, methods both controlling hydraulic characteristic of shotcrete and using a drainage well are considered. Sensitivity analysis were carried out on rock class, thickness of shotcrete, and hydraulic properties of rock mass. As the results of this study, it turned out that the induced drainage modelling using a drainage well would give more reliable results than that of controlling hydraulic characteristic of shotcrete in estimating tunnel stability in hydro-mechanical coupled analyses.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.149-149
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• 2020

하천에서 물 흐름이 보와 댐과 같은 수공구조물을 지날 때 일반적으로 흐름상태에 다양하고 급진적인 변화가 발생한다. 특히 흐름이 구조물을 지나면서 사류(supercritical flow)로 변하고 다시 상류(subcritical flow)로 복원되면서 일어나는 도수(hydraulic jump) 현상은 수위의 급변화, 흐름 에너지 소산, 변동성이 강한 압력 분포 등이 특징이다. 이러한 흐름 특성들은 보나 여수로와 같은 수공구조물 자체의 성능뿐만 아니라 이들 수공구조물의 하류에서 발생하는 국부세굴로 인해 구조물의 안정성에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 수공구조물을 설계할 때는 이들 구조물을 통과하는 흐름의 비정상 난류 흐름 특성을 정확하게 해석하여 반영하여야 한다. 이 연구에서는 k-omega SST 난류 모형과 자유수면의 급격한 변동을 해석하기 위한 하이브리드-VOF(hybrid volume of fluid)기법을 이용하여 도수현상을 수치적으로 재현하고자 한다. 기존 CFD(computational fluid Dynamics) 모델링에서는 자유수면 변동의 영향을 고려하기 위해 VOF 기법을 많이 사용하였다. 하지면 전통적인 VOF 기법은 다상흐름(multiphase flow)을 오직 부피분율(volume fraction)의 함수로만 고려하며 모의함으로써 강한 수면변동뿐만 아니라 공기연행(air entrainment)를 동반하는 난류 흐름을 모의하는데는 한계가 있다. 이 연구에서 이용하는 Eulerian 기법인 하이브리드 VOF 기법은 물과 공기의 각 상에 대하여 흐름 특성들을 개별적으로 계산하기 때문에 공기연행을 포함한 급변류 흐름에서 전통적인 VOF 기법보다 적용성이 우수하다. 이와 같은 난류모형과 자유수면 포착기법을 이용하여 3차원 비정상 난류 흐름 수치모형을 구축하여 수공구조물 주변에서 발생하는 강한 공기연행과 난류 특성를 보이는 급변류를 수치적으로 재현한다. 이 연구는 계산된 수치해석 결과를 기존 수리실험 결과와 비교하여 수치모형의 적용성을 평가하고 도수 현상에서 발생하는 독특한 흐름 특성을 제시한다.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.13 no.2
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• pp.54-61
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• 2008

The drawdown distribution due to pumping by horizontal or slanted wells is analyzed by numerical modelling. In the numerical modelling uses 1-D discrete element feature included in commercial groundwater modeling program FEFLOW (version 5.1) and the results are compared with the semi analytic solution which uses superposition of successive point sources proposed by Zhan and Zlotnik (2002). Results of the numerical modeling agree well with the semi analytic solution except for very near field region of sink sources. The drawdown distribution due to pumping in riverbank filtration(RBF) plan site can be evaluated quantitatively by the numerical modeling in this study.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.293-293
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• 2018

관망내 흐름의 수치 모델링은 도시 침수 분석, 하수도 관의 손상 탐지 또는 하수도 시스템 설계와 같은 넓은 분야에 적용되는 매우 중요한 문제 중 하나이다. 관망내 흐름상태는 자유수표면이 존재하는 개수로 흐름과 자유수표면이 관내에 존재하지 않는 관수로 흐름, 그리고 개수로 흐름과 관수로 흐름의 경계지점에 혼합흐름상태가 존재한다. 개수로 흐름과 관수로 흐름의 해석을 위해서는 일반적으로 다른 지배방정식의 적용이 필요하며 이는 관망내 흐름해석을 어렵게 만드는 원인 중 하나가 된다. 이러한 어려움을 극복하기 위해서 관망의 흐름해석에는 일반적으로 Preissmann slot 모델이 널리 사용되고 있다. 그러나 그럼에도 불구하고, Preissmann slot 모델의 수치해석 시 수치진동으로 인한 수치적 불안정이 발생하기 쉬우며, 특히 개수로 흐름에서 관수로 흐름으로 넘어가는 혼합흐름상태에서 이러한 수치진동이 쉽게 발생하는 것으로 알려져 있다. 이러한 수치진동은 수치적 불안정성을 유발할 뿐만 아니라, 해의 정확성을 크게 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위해 Preissmann slot 모델의 새로운 수치기법을 제안하였다. Approximate Reimann flux solver와 Centred flux solver를 결합하여 하이브리드 해석기법을 개발하였다. 수지진동 발생하기 쉬운 실험들의 모의를 통하여 수치기법의 성능을 검증하였다.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.5 no.1
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• pp.43-54
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• 2003

In the deign of cut and cover tunnel, the structural analysis such as rigid frame analysis has been used for its simplicity and convenience. The structural analysis, however, can not consider the geological and geotechnical factors such as soil arching effect. In this study, the dominant factors influencing the behavior of cut and cover tunnel such as interface element, slope of excavation plane, distance between slope and tunnel lining, and location of slope of covered soil, were investigated by the numerical analysis to develop the analysis technique and design technology. Based on the results, the variation of bending moment, shear stress, axial force and displacements were evaluated and analyzed for each factor.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2018.05a
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• pp.212-213
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• 2018

평택 당진항 배수로는 주변의 항만 해안역의 개발로 인하여 발생한 인공적인 수로이면서, 조석의 영향을 받는 감조하천(tidal river)의 성격을 가지고 있다. 현재, 배수로의 재기능이 원활하지 않고 오염퇴적물로 인한 민원이 재기되고 있는 상황이다. 이에 금회 사업에서는 현황을 파악하고 주변 상황을 고려한 수리수문해석, 해양수치모델링 등을 통한 기초자료 및 환경영향을 예측하고, 이에 따른 준설, 호안, 친수공간 조성 계획을 수립하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.10a
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• pp.238-243
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• 1994

본 논문에서는 여러가지 형태의 결합부에 적용할 수 있는 일반적인 모델링 기법에 대하여 기술하였다. 기존의 해석방법은 특정한 결합부에만 적용이 가능하고 유한요소해석과 실험이 상호 보완적인 관계를 가진 형태의 해석방법이므로 실험이 불가능한 경우에 대해서는 적용하기 어려운 경우도 있다. 본 논문에서는 별도의 실험을 수행하지 않고 결합부 영역만을 상세하게 유한요소 모델링을 하여서 선택된 자유도에 대한 유연성 행렬(Flexibility Matrix)을 구하여 결합부의 특성을 구하는 일반적 모델링 기법을 제시하였다. 이 방법은 수치적으로 축약할 수 없는 모델-결합부가 접촉면(Contact Surface)을 가지고 있는 구조물을 효과적으로 축약할 수 있는 장점이 있다. 또한 모델링되는 결합부의 경계조건의 영향을 배제할 수 있으며 결합부에 존재하는 비선형성도 적정범위내에서 선형화할 수 있다. 제시한 일반적 모델링 기법을 나사 결합부, 접착제 결합부(Glued Joints), 볼트 결합부에 적용하여 결합부이 특성을 구하였으며 실험을 통하여 제시한 해석방법의 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• v.1
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• pp.181-186
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• 2006

In this paper, generation mechanisms of ocean freak waves are briefly introduced in the context of wave-current interaction phenomena. The present model of the fluid motion is based on the Navier-Stokes equations incorporating velocity-pressure formulation because of need to model the nonlinear wave interaction with spatially non-uniform current field. In order to deal with the free surface motion, an Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) description is adopted. As an accurate and efficient numerical tool, the spectral element method is presented with general features and specific treatment for the wave-current interaction problem. As an intermediate stage of development, solution procedure and characteristics aspects of the present modeling and numerical method are addressed in detail, and preliminary numerical results prove its accuracy and convergence.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.10
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• pp.697-706
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• 2019

A multiphase flow modeling approach equipped with a hybrid turbulence modeling method is applied to compute the gravity currents in a rectangular channel. The present multiphase solver considers the dense fluid, the less-dense ambient fluid and the air above free surface as three phases with separate flow equations for each phase. The turbulent effect is simulated by the IDDES (improved delayed detach eddy simulation), a hybrid RANS/LES, approach which resolves the turbulent flow away from the wall in the LES mode and models the near wall flow in RANS mode on moderately fine computational meshes. The numerical results show that the present model can successfully reproduce the gravity currents in terms of the propagation speed of the current heads and the emergence of large-scale Kelvin-Helmholtz type interfacial billows and their three dimensional break down into smaller turbulent structures, even on the relatively coarse mesh for wall-modeled RANS computation with low-Reynolds number turbulence model. The present solutions reveal that the modeling approach can capture the large-scale three dimensional behaviors of gravity current head accompanied by the lobe-and-cleft instability at affordable computational resources, which is comparable to the LES results obtained on much fine meshes. It demonstrates that the multiphase modeling method using the hybrid turbulence model can be a promising engineering solver for predicting the physical behaviors of gravity currents in natural environmental configurations.