• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.2
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• pp.145-156
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• 2011

Two dimensional numerical model of high-order accuracy is developed to analyze complex flow including transition flow, discontinuous flow, and wave propagation to dry bed emerging at natural river flow. The bed slope term of two dimensional shallow water equation consisting of integral conservation law is treated efficiently by applying quasi-steady wave propagation scheme. In order to apply Finite Volume Method using Fractional Step Method, MUSCL scheme is applied based on HLL Riemann solver, which is second-order accurate in time and space. The TVD method is applied to prevent numerical oscillations in the second-order accurate scheme. The developed model is verified by comparing observed data of two dimenstional levee breach experiment and dam breach experiment containing structure at lower section of channel. Also effect of the source term is verified by applying to dam breach experiment considering the adverse slope channel.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.6
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• pp.809-813
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• 2011

Turbulent flows are numerically simulated in the three dimensional inlet duct for heat recovery steam generator. The present study is aimed to analyze the effect of a variation in turbulent flow pattern by the change of roof angle in the transition duct. The finite volume based Navier-Stokes equations with unstructured grids are solved to make clear the flow dynamic phenomena. Reviews are made on with the data of path lines, velocity vectors, dynamic pressure, residuals for numerical convergence and so on. The k-epsilon, k-omega, Reynolds stress and RNG k-epsilon are used for generation of turbulence. Two types of roof angle are applied with and without the swirl in the duct. Turbulent flow patterns could be investigated for the optimum duct design based on the computational results.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.11
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• pp.957-967
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• 2015

It was reviewed for the 2D numerical simulations to evaluate the effects of flood control by detention basin, even if stage-discharge relationships for the side weir were not known. A 2D depth-integrated numerical model was constructed by the application of the finite volume method to the shallow water equations as a numerical method and the introduction of an approximate Riemann solver for the accurate calculation of fluxes. Results by the model were compared with those by the laboratory test for the cases of free overflow and submerged flow over a side weir between the channel and storage. The difference between simulated and measured discharge coefficients for the case of free overflow is very small. In addition, the results by simulations were in good agreement with those by experiments for the submerged flow over a side weir and its mechanism was reproduced well. Through this study the discharge coefficients of side weirs can be accurately determined by the 2D numerical model and a considerable degree of accuracy can be achieved to evaluate the effect of flood defenses by detention basins. Thus, it will be expected to apply this model practically to the plan of detention basins, the evaluation of design alternatives, or the management of the existing ones.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.744-748
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• 2010

4대강 살리기 사업에 있어 하천 준설 및 다목적 보 설치는 주요하천 상 하류의 일괄적인 준설을 통한 통수단면 확보로 홍수 소통능력을 극대화 하고, 친환경적 보설치를 통해 하도정비 실시이후에도 현재의 갈수위 이상의 수위를 유지하면서 홍수피해저감효과를 극대화하는 것을 목표로 한다. 4대강 사업시 콘크리트 형식으로 건설될 다목적 보는 월류식 구조물이지만 보의 저부에서 발생하는 양압력이나 기타 재하 하중과의 조합으로 인해 전도나 활동을 일으킬 수 있는 가능성을 가질 수 있고, 보의 규모가 커지고 가동보 등의 복합적인 형태를 가질 경우 보의 붕괴는 콘크리트 중력식 댐의 붕괴와 비슷한 양상을 가질 것으로 판단된다. 본 연구에서는 월류 구조물이 붕괴되었을때 상 하류 하천에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 자연하천 내의 보 붕괴 및 그에 따른 수위상승으로 인한 제방 붕괴시 실제 범람원에 안정적으로 적용가능한 고정확도 2차원 홍수범람 모형을 평가하였고, 가상하도 및 실험하도에 대한 적용을 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.244-244
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• 2021

난류흐름 거동은 지형이나 수공구조물과 같은 고체 경계면의 변화에 민감하게 반응하며 특징 또한 다양하다. 보나 여수로 등과 같은 단차 구조물을 통과하는 흐름은 구조물의 모서리 같은 흐름 경계면이 급변하는 지점에서는 흐름분리(flow separation)가 발생하는 것이 특징이다. 이러한 흐름분리로 인해 전단층이 발생하며 흐름 재순환(recirculation)이 구조물 하류부에 형성된다. 이 연구에서는 낙차공 형식의 단차 구조물 하류부에서의 흐름 거동을 이해하기 위해 CFD모델링을 통하여 계산된 3차원 유동장을 분석한다. 난류 모의는 하이브리드 LES(large-eddy simulation)/RANS 계산 기법인 IDDES(improved delayed detached-eddy simulation)기법을 적용한다. IDDES의 기본 모형으로는 k-ω SST모형과 Spalart-Allmaras모형을 이용하여 두 모형의 성능을 평가한다. 자유수면의 변동은 VoF(volume of fluid)기법을 이용하여 계산하며, 각 지배방정식은 최소의 수치분산을 유지하면서 수치해의 안정성을 확보할 수 있는 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 이산화하였다. 수치해석 결과는 레이놀즈수 23,400과 후르드수 0.22의 조건에서 기존에 계측된 자료와 비교하여 수치모형의 정확도를 평가하고 하상 단차 하류부에서의 흐름 거동 특성을 분석한다. 계산 결과는 공학적으로 널리 사용되는 RANS 수치모의에서 볼 수 없는 전단층과 난류구조의 동적 거동 특성과 이에 따른 레이놀즈 응력분포의 특성을 설명해준다.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.16 no.4
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• pp.387-402
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• 2014

In congested urban areas, constructions of tunnel structures have became necessary due to a lack of surface space. The excavation of any tunnel generated the ground disturbances of surrounding ground and displacements is major concern. Therefore, a study of tunnel stability is necessary. In this study, the authors have investigated the stability and failure pattern of tunnel through the model tunnel test. In this study, the close range photogrammetry was used to measure the ground deformation. The measured data was converted to displacement vectors and contours. And then it compared to FE analysis and empirical formula. In addition, this study presented the comparison between steel pipe reinforced model tunnel and unreinforced model tunnel. The ground deformation for both the steel pipe reinforced model tunnel and the unreinforced model tunnel was analysed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1332-1336
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• 2007

댐 제방 붕괴파는 갑작스러운 유량의 증가가 발생하여 불연속적인 흐름특성을 가지는 충격파(shock wave)가 전파되며, 갈수기 저수기에는 중소하천의 상류, 여울과 소에서의 흐름 또는 낙차공이나 보, 댐 여수로 등의 수공구조물에서 부분적인 사류 흐름이 발생된다. 이 때 흐름은 한계수위를 통과하게 되므로 기존 수치해법의 적용에 어려움이 존재한다. 본 연구에서는 실제하천에 적용될 수 있는 1차원 HLL, Roe Riemann 근사해법들을 간단히 소개하고, 시간공간적으로 2차의 고정확도 기법으로 확장하는 방법에 대하여 소개하였다. 각 기법을 정확해가 존재하는 댐붕괴 및 마른하도 전파의 경우에 적용하여 각 기법의 적용성 및 정확성을 비교하였다. 그리고 기존 Lax-Friedrichs 기법과 Lax-Wendroff 기법의 적용결과를 비교하였다. 적용결과 Lax-Friedrichs 기법을 제외한 모든 기법이 정확해와 잘 일치하였으며 특히 HLL 기법을 2차 정확도로 확장한 WAF 기법이 가장 높은 정확도로 계산되었다. 그러나 비선형 생성항이 존재하는 실제하천에 있어서 MUSCL 기법을 이용한 2차 정확도 기법이 합리적일 것으로 판단된다.

• Water for future
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• v.29 no.5
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• pp.173-184
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• 1996

In this study, a two-dimensional shallow-water equation was used to develop the mathematical model for computing water levels and flow distribution. In the discretization equations, based on the finite volume method (FVM), the third order Runge-Kutta method and the third order upwind scheme were introduced to handle the unsteady and vconvective terms in the governing equations. To determine the accuracy of the developed model, it was applied to the rectangular horizontal channel in a frictionless flow. The water depth and velocity obtained by the numerical model were found to agree closely with the exact solution. The model was also applied to the rectangular channel with both the symmetric and the non symmetric constriction. The velocity distribution of the flow and the propagation of the flood wave were simulated and the results well described the flow characteristics.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.1
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• pp.105-117
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• 2010

This paper presents a new and simple technique to perform MUSCL reconstruction for solving 2D shallow water equations. The modified MUSCL scheme uses weighted area ratio to apply non-uniform grid in stead of the previous method that equally distributed the difference of conservation variables to each interface. The suggested method can physically reconstruct conservation variables in case of uniform grid as well as non-uniform grid. In this study, Unsplit scheme applicable to unstructured grid is used and efficient slope limiter of TVD scheme is used to control numerical oscillation which can be occurred in modified MUSCL scheme. For accurate and efficient treatment of bed slope term, the modified MUSCL scheme is coupled with the surface gradient method. The finite volume model applied to suggested scheme is verified through a comparison between numerical solution and laboratory measurements data such as the simulations of isolated building test case and Bellos's dam break test case.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.268-268
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• 2019

이상기후 등 전 지구적 기후 변화로 인하여 해수면 상승과 태풍에 의한 해일고 증가로 인하여 해안지역의 침수 재해 발생빈도가 증가되고 있다. 우리나라도 지난 2002년 발생한 태풍 '루사' 와 2003년 발생한 태풍 '매미' 뿐만 아니라 2016년 태풍 '차바'로 인해 부산 및 울산 등 남부 해안지역 침수되는 등 막대한 재산과 인명피해 발생 빈도가 증가하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 해수면 상승 또는 해일로 인하여 해안도시가 침수되는 현상을 모의하기 위하여 천수방정식을 지배방정식으로 하고 유한체적법과 well-balanced 기법이 적용된 2차원 수치모형을 개발하여 침수 모의 결과에 대한 적절성을 검토하였다. 또한 개발된 모형을 이용하여 해수침수 저감을 위한 월파 방지벽의 설치효과를 수문학적/경제학적으로 분석하여 최적의 대안을 제안하고자 하였다. 모의결과의 검증을 위해서 2003년 발생한 태풍 '매미'로 인하여 침수가 발생한 창원시의 침수흔적과 모의결과를 비교검토하였다. 또한 해수면 상승에 대한 방어적 기법으로 월파방지벽을 선정하고 다양한 월파방지벽의 높이에 따른 시공적 침수규모에 대한 분석과 함께 피해액과 시공비를 고려한 경제성 분석을 통하여 최적의 월파방지벽 규모와 그 효과를 분석하였다. 본 연구결과는 지점별 침수규모 및 최대 침수심 발생시간을 제공함으로써 침수에 따른 중장기적 구조적 대응방안 수립은 물론 초단기적 예상 해수면 상승에 따른 대피경로의 효율적 운용 등 비구조적 수재해 대응 기법을 제시하는 기초자료 제공에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.