• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.34 no.1
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• pp.57-65
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• 2001

A numerical model for analyzing transcritical flow in open channel is tested to various cases of channel shape. As the numerical models developed for transcritical flow until now mainly focused on the application to only prismatic or hypothetical channels, there are some restrictions to apply the nonprismatic channels. In this study, to verify the accuracy and stability of second-order implicit ENO scheme, the numerical model was applied to the channels which haute the varying channel bed and width. Also the numerical model was applied to unsteady flow as well as steady flow. The study shows that the numerical model provides good accuracy in the calculation of stage and velocity with no numerical oscillation, particularly in the calculation of hydraulic jump and discontinous flow Then the implicit ENO scheme demonstrated good accuracy as a high-resolution scheme and stability as an implicit scheme.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1179-1183
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• 2007

관망 내에서 흐름의 연속 방정식과 운동량 방정식을 상 미분으로 전개하여 해석한 특성선 방법은 주로 가압 관망체계(Pressurized Pipeline System)에서의 부정류 해석(Unsteady Analysis)에 사용 된다. 그러나 이특성선 방법은 천이류 해석을 위한 관망 재구성 과정에서 Courant수 조건의 만족을 위한 관의 재배열에 천문학적인 계산용량과 시간이 필요하다는 단점이 있다. 이는 현장 적용 시 압력파 전파속도의 불확실성과 연계되어 상당한 장해요소가 되고 있다. 이에 대안적인 방법으로서 임펄스응답법이 개발되었다. 이는 경계지점에서 복소수 유량에 대한 복소수 수두의 비율로써 정의된 관망에서의 수리임피던스를 역퓨리에 변환에 적용하여, 주파수 영역의 수치를 시간 영역으로 변환하여 응답함수를 산출한 후, 산출된 응답함수와 구해진 경계지점에서의 유량과의 적분을 통하여 임의의 지점에서의 수두 및 유량을 계산하는 방법이다. 임펄스 응답법은 관 부속물관의 특성을 기술하는 수학적 표현의 난해함으로 인해 지금까지는 단일관에 대한 연구에만 국한되어 왔다. 본 연구에서는 임펄스응답법을 수리구조물이 부착된 관망에 적용하여 다양한 조건에서 천이류 분석을 시행하였다. 즉, 에어챔버 및 서지탱크와 같은 수리구조물을 각각에 대한 수리임피던스를 구하고, 가지관 및 통합 관성항으로 취급하여 수리구조물을 처리하였다. 그리고 이러한 결과를 특성선방법과 비교하여 그 적절성을 검증하였는데, 특성선 방법에 의한 모의 결과와 비교하였을 때, 일치하는 결과를 나타내었다. 임펄스응답법에 의한 모의 결과에서 감쇄효과를 과대평가하는 경향이 관찰되었다. 이는 임펄스 응답법의 가정에 기인한 것으로써 난류 상태의 흐름에서 상당한 불일치를 가져올 수 있으나, 수리 구조물에 의한 수격압이 감쇄되는 과정에서 대부분 흐름이 층류 상태로 전환된다고 가정 할 때는 상당한 적용성이 있다. 본 연구는 수리구조물이 부착된 관망의 해석함에 있어서 임펄스응답법의 적용이 가능함을 보였고, 이는 보다 복잡한 관망에서의 천이류 해석이 가능함을 시사한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.34 no.1
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• pp.45-55
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• 2001

Transcritical flow is a term intended to denote the existence of both supercritical and subcritical flows within a computational domain. The major problems that need to be addressed while modeling transcritical flows include handling the differing features of signal propagation in subcritical and supercritical flow regions and maintaining conservation. The present study proposes the implicit ENO method as a high-resolution scheme for transcritical flow. This implicit ENO scheme is based on the ENO method, a new class of uniformly high-order-accurate essentially non-oscillatory implicit scheme, which has the advantage of unconditional stability. The implicit ENO scheme has not been used for the transcritical flow in open channel until now. As a result of application to the hypothetical dam-break flow, the implicit ENO scheme was ploved to produce accurate results with good robustness even though in the case of verb strong shock wave.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.5
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• pp.1383-1393
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• 2014

Recently, with rapid improvement in computer hardware and theoretical development in the field of computational fluid dynamics, high-order accurate schemes also have been applied in the realm of computational hydraulics. In this study, numerical solutions of 1D shallow water equations are presented with TVD Runge-Kutta discontinuous Galerkin (RKDG) finite element method. The transcritical flows such as dam-break flows due to instant dam failure and transcritical flow with bottom elevation change were studied. As a formulation of approximate Riemann solver, the local Lax-Friedrichs (LLF), Roe, HLL flux schemes were employed and MUSCL slope limiter was used to eliminate unnecessary numerical oscillations. The developed model was applied to 1D dam break and transcritical flow. The results were compared to the exact solutions and experimental data.

• Water for future
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• v.27 no.2
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• pp.85-96
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• 1994

Numerical instability of Preissmann scheme is studied for unsteady flow analysis in a natural river. The solution strategies to overcome the instability problems are presented in this paper. The main causes of numerical instability of Preissmann scheme are transition flow, abrupt change in cross section, in-appropriate roughness coefficients, time step and distance step, rapidly rising hydrograph, dry bed and so on. Transition flow model is proposed for the analysis of the transition flow which changes from subcritical to supercritical or conversely. The subcritical and supercritical reaches are groped in the channel, then appropriate boundary conditions are introduced for each reach. The transition flow analysis produces stable solutions in calculating through the various transition conditions. Verification with an actual river system is necessary in the future.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.13 no.3
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• pp.428-434
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• 2013

With the increase of the frequency in large-scale floods and natural disasters, the demands for highly accurate numerical river models are also rapidly growing. Generally, flows in rivers are modeled with previously developed and well-established numerical models based on shallow water equations. However, the so-far-developed models reveal a lot of limitations in the analysis of discontinuous flow or flow which needs accurate modeling. In this study, the numerical shallow water model based on the discontinuous Galerkin method was applied to the simulation of one-dimensional transcritical flow, including dam break flows and a flow over a hump. The favorable agreement was observed between numerical solutions and analytical solutions.

• Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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• 2013.05a
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• pp.443-444
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• 2013

빈발하고 있는 대규모 홍수와 자연재해는 정확도가 높은 하천 흐름 수치해석 모델에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 현재 하천에서 발생하는 일반적인 흐름은 기존에 개발된 여러 형태의 천수방정식을 지배방정식으로 하는 수치기법에 의해 해석되고 있으나, 연속적이지 않은 형태의 흐름을 해석하거나 매우 정확한 해석을 필요로 하는 경우에는 기존의 수치해석기법은 많은 한계를 보여 주고 있다. 본 연구에서는 불연속 갤러킨 기법 기반의 흐름 모델을 개발하고, 이를 이용하여 천이류로 분류되는, 댐 붕괴파, 둔덕위 흐름과 2차원 사류의 모의에 적용하여 기존의 수치해와 잘 일치함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1742-1746
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• 2008

지금까지의 대부분의 2차원 수리해석 모형은 상류와 사류가 혼재된 불연속적인 천이류 흐름을 해석하기에 계산의 정확도 및 현실성에서 많은 문제를 보이고 있으며, 특히 계산과정에서 나타날 수 있는 마른하도의 처리에 있어서 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구의 목적은 유한체적기법을 사용하여 상류와 사류가 혼재하는 불연속적인 하천 천이류를 안정적으로 해석하기 위해 개발된 고정확도 수치모형의 자연하도 적용에 있으며, 또한 마른 하도로 전파되는 흐름 모의 및 계산과정에서 나타날 수 있는 마른하도 처리의 어려움을 해결함으로써 모형의 정확도와 안정성을 검증하여 실제 하천에서의 모형 적용성을 검토함에 있다. 이를 위해 본 연구에서는 흐름의 전파양상을 정확하게 반영할 수 있는 상류이송기법인 Godunov 기법과 관심격자의 좌우 격자 정보를 모두 사용하는 대표적 중앙차분기법인 Beam-Warming 기법의 장점을 모두 반영한 가중평균흐름률 (Weighted Average Flux) 기법을 사용하여 사각격자망의 구성을 통해 자연하도에 적용시킬 수 있는 2차원 유한체적모형을 개발하고자 하였고, 개발된 모형의 안정성, 정확도, 적용성을 검증하기 위해 직사각형 수로, 큰 사행비를 가진 만곡수로에 적용하고, 그 결과를 수리모형 실험결과와 비교, 분석하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.4
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• pp.597-608
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• 2003

A transcritical flow occurs when the width and slope of a channel are varying abruptly. In this study, the transcritical flow in a two-dimensional open channel is analyzed by using the shallow-water equations. A weighted average flux scheme that has flux limiter with a total variation diminishing condition is introduced for a second-order accuracy in time and space, and non- spurious oscillations at discontinuous points. A HLLC method with three wane speeds is employed to calculate the Riemann problem. To overcome difficulties resulting from variation of channel sections in a two-dimensional analysis of transcritical flow, the numerical model is developed based on a generalized grid system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2000.05a
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• pp.931-936
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• 2000