To estimate absolute transports by advection in the southwestern East Sea (Japan Sea), an inverse method was applied to CTD data obtained in July 1993. The relative velocities are calculated using the thermal wind equation. The inverse model was formulated to obtain a reference velocity based on the mass conservation in each of four vertical layers within a region enclosed by hydrographic sections and the coastal boundary. The flow patterns in the surface layer are clockwise and anti-clockwise in the regions south and northwest of Ulleung Island, respectively, and a strong northward flow appears in between them. In the second layer, the flow fields are generally weak. The inverse calculation yields the southward flow along the coast, and this suggests that the subsurface low salinity water in the Ulleung Basin is supplied by the southward transport along the east coast of Korea.
We present a direct numerical simulation technique and some preliminary results of the capillary spreading of a droplet containing particles on the solid substrate. We used the level-set method with the continuous surface stress for description of droplet spreading with interfacial tension and employed the discontinuous Galerkin method for the stabilization of the interface advection equation. The distributed Lagrangian-multipliers method has been combined for the implicit treatment of rigid particles. We investigated the droplet spreading by the capillary force and discussed effects of the presence of particles on the spreading behavior. It has been observed that a particulate drop spreads less than the pure liquid drop. The amount of spread of a particulate drop has been found smaller than that of the liquid with effectively the same viscosity as the particulate drop.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.22
no.3
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pp.133-142
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2010
We calculated using siltation model to know the influnce of the tidal current, the tidal level, the sediment transport of seabed around sea area due to the construction of the Song do New city. We calculated the tidal current and based on this we estimated scour, sedimentation using the advection-diffusion equation and accessed the sediment transport of seabed before and after the construction of the New city. Sedimentation was increased in the east coast of Young jong Do, and Scour was increased according to the direction from the front route of north harbor to Ho do. Tidal level was increased overall.
A model combining multi-dimensional discretized population balance equations with a computational fluid dynamics simulation (CFD-DPBE model) was developed and applied to simulate turbulent flocculation and sedimentation processes in sediment retention basins. Computation fluid dynamics and the discretized population balance equations were solved to generate steady state flow field data and simulate flocculation and sedimentation processes in a sequential manner. Up-to-date numerical algorithms, such as operator splitting and LeVeque flux-corrected upwind schemes, were applied to cope with the computational demands caused by complexity and nonlinearity of the population balance equations and the instability caused by advection-dominated transport. In a modeling and simulation study with a two-dimensional simplified pond system, applicability of the CFD-DPBE model was demonstrated by tracking mass balances and floc size evolutions and by examining particle/floc size and solid concentration distributions. Thus, the CFD-DPBE model may be used as a valuable simulation tool for natural and engineered flocculation and sedimentation systems as well as for flocculant-aided sediment retention ponds.
Groundwater contamination is seeking a lot of attention due to constant degradation of water by landfills and waste lagoons. In many cases heterogeneous soil system is encountered and hence, a finite element model is developed to solve the advection-dispersion equation for layered soil system as FEM is a robust tool for modelling problems of heterogeneity and complex geometries. Recently developed Meshfree methods have advantage of eliminating the mesh and construct approximate solutions and are observed that they perform effectively as compared to conventional FEM. In the present study, both FEM and Meshfree method are used to simulate phenomenon of contaminant transport in one dimension. The results obtained are agreeing with the values in literature and hence the model is further used for predicting the transport of contaminants. Parametric study is done by changing the dispersion coefficient, average velocity, geochemical reactions, height of leachate and height of liner for obtaining suitability.
Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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2024.01a
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pp.407-410
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2024
본 논문에서는 Semi-Lagrangian 이류 과정에서 역추적(Backward tracing)한 위치의 주변 속도를 Divergence-constrained MLS(Moving least squares)를 이용하여 보간하고 그 결과를 이류된 속도 데이터의 외력으로 적용해 연기 시뮬레이션의 난류 표현을 개선할 수 있는 새로운 프레임워크를 제안한다. 일반적인 MLS는 고차보간법이기 때문에 시간에 따른 연속성 보장이 안 되기 때문에 그 결과가 노이즈한 형태로 나타난다. 본 논문에서는 연기의 원본 속도와 제안하는 기법을 통해 생성된 속도 간의 각도 변화를 통해 난류를 생성하며 이를 통해 안정적이고 연기의 밀도를 이류시킨다.
In this study, we evaluated the model performance with respect to Sea Surface Temperature (SST) and Net Heat Flux (NHF) by considering the characteristics of seasonal temperature variation and contributing factors and by analyzing heat budget terms in the Northwestern Pacific and East Asian Marginal Seas ($110^{\circ}E-160^{\circ}E$, $15^{\circ}N-60^{\circ}N$) using the HadGEM2-AO historical run. Annual mean SST of the HadGEM2-AO is about $0.065^{\circ}C$ higher than observations (EN3_v2a) from 1950 to 2000. Since 1960, the model has simulated well the long-term variation of SST and the increasing rate of SST in the model ($0.014^{\circ}C/year$) is comparable with observations ($0.013^{\circ}C/year$). Heat loss from the ocean to the atmosphere was simulated slightly higher in the HadGEM2-AO than that in the reanalysis data on the East Asian Marginal Seas and the Kuroshio region. We investigated the causes of temperature variation by calculating the heat budget equation in the two representative regions. In the central part of the Kuroshio axis ($125^{\circ}E-130^{\circ}E$, $25^{\circ}N-30^{\circ}N$: Region A), both heat loss in the upper mixed layer by surface heat flux and vertical heat advection mainly cause the decrease of heat storage in autumn and winter. Release of latent heat flux through the heat convergence brought about by the Kuroshio contributes to the large surface net heat flux. Positive heat storage rate is mainly determined by horizontal heat advection from March to April and surface net heat flux from May to July. In the central part of the subtropical gyre ($155^{\circ}E-160^{\circ}E$, $22^{\circ}N-27^{\circ}N$: Region B), unlike Region A, vertical heat advection predominantly causes the decrease of heat storage in autumn and winter. In spring and summer, surface heat flux contributes to the increase of heat storage in Region B and the period is two times longer than the period for Region A. In this season, shoaling of the mixed layer depth plays an important role in the increase of SST.
A horizontally curvilinear non-hydrostatic free surface model that was applicable to three-dimensional viscous flows was developed. The proposed model employed a top-layer equation to close kinematic free-surface boundary condition, and an isotropic k-${\varepsilon}$ model to close turbulence viscosity in the Reynolds averaged Navier-Stokes equation. The model solved the governing equations with a fractional step method, which solved intermediate velocities in the advection-diffusion step, and corrects these provisional velocities by accounting for source terms including pressure gradient and gravity acceleration. Numerical applications were implemented to the wind-driven currents in a two-dimensional closed basin, the flow in a steep-sided trench, and the flow in a strongly-curved channel accounting for secondary current by the centrifugal force. Through the numerical simulations, the model showed its capability that were in good agreement with experimental data with respect to free surface elevation, velocity, and turbulence characteristics.
A 2-dimensional pollutant transport phenomenon in shallow reservoirs was analyzed by using a finite element method. The Galerkin's weighted residual method, based on linear interpolation, was used and a triangle was adopted as an element. The two dimensional Stock's equation and the advection-diffusion equation integrated over depth were used as governing equations. Also the Newton-Raphson method was introduced to solve the non-linear terms of the equation. The results calculated by the model are in good agreement with the analytical solution for a simplified channel where a known solution is avaiable. An actual application of the model is attempted for Sapkyo Lake with a consideration of the influx of the Sapkyo Chun, the Muhan Chun and kogkyo Chun. Further refined research is needed to evaluate the water quality in the other reservoirs.
A fractional step finite difference model for the longitudinal dispersion of nonconservative contaminants is developed. It is based on splitting the longitudinal dispersion equation into a set of three equations each to be solved over a one-third time step. The fourth-order Holly-Preissmann scheme, an analytic solution, and the Crank-Nicholson scheme are used to solve the equations for the pure advection, the first-order decay, and the diffusion, respectively. To test the model, it is applied to simulate the longitudinal dispersion of continuous source released into a nonuniform flow field as well as the dispersion of an instantaneous source in a uniform flow field. The results are compared with the exact solution and those computed by an existing model. Compared to the existing model which uses Euler method for the first-order decay equation, the present model yield more accurate results as the decay coefficient increases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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