• Water Engineering Research
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• 제4권4호
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• pp.175-185
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• 2003

A numerical model to analyze dam break flows has been developed based on approximate Riemann solver. The governing equations of the model are the nonlinear shallow-water equations. The governing equations are discretized explicitly by using finite volume method and the numerical flux are reconstructed with weighted averaged flux (WAF) method. The developed model is verified. The first verification problem is about idealized dam break flow on wet and dry beds. The second problem is about experimental data of dam break flow. From the results of the verifications, very good agreements have been observed

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.198-198
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• 2011

The numerical simulation of dam break problem suffers from several challenges in terms of accuracy, stability, and versatility of the simulation algorithm since the water flow is generally discontinuous and presents abrupt variations. Thus, to obtain stable and accurate solutions, flow models for this purpose require numerical schemes provided with shock-capturing properties, and with the ability to work with flexible two-dimensional meshes. In this context, SU/PG method(Hughes and Brooks, 1979) is excellent candidate for the solution of the dam break problem. The weak formulation of the equations and the discontinuous polynomial basis lead to an accurate representation of bore waves(shocks). Furthermore, the discretization of the domain in finite elements is extremely effective in modeling complex geometries. In this study, a finite element model based on the SU/PG scheme is developed to solve shallow water equations and the model is applied to dam break problem. It is found that the present model accurately captures the bore wave that propagates downstream while spreading laterally and the depression wave that moves upstream. Furthermore, the propagation and formation of water surface profile compared favorably with those obtained by the previously published results.

• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제41권1호
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• pp.181-192
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• 2023

This work deals with the numerical modeling of dam-break flow over erodible bed. The mathematical model consists of the shallow water equations, the transport diffusion and the bed morphology change equations. The system is solved by central upwind scheme. The obtained results of the resolution of dam-beak problem is presented in order to show the performance of the numerical scheme. Also a comparison of central upwind and Roe schemes is presented.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1752-1756
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• 2008

A simple, accurate and efficient mesh generation technique, the cut-cell method, is able to represent an arbitrarily complex geometry. Both structured and unstructured grid meshes are used in this method. First, the numerical domain is constructed with regular Cartesian grids as a background grid and then the solid boundaries or bodies are cut out of the background Cartesian grids. As a result, some boundary cells can be contained two numerical conditions such as the flow and solid conditions, where the special treatment is needed to simulate such physical characteristics. The HLLC approximate Riemann solver, a Godunov-type finite volume method, is employed to discretize the advection terms in the governing equations. Also, the TVD-WAF method is applied on the Cartesian cut-cell grids to stabilize numerical results. Present method is validated for the rectangular dam break problems. Initially, a conventional grid is constructed with the Cartesian regular mesh only and then applied to the dam-break flow simulation. As a comparative simulation, a cut-cell grids are applied to represent the flow domain rotated with arbitrary angles. Numerical results from this study are compared with the results from the case of the Cartesian regular mesh only. A good agreement is achieved with other numerical results presented in the literature.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.279-290
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• 2010

In this paper, a VOF method called RHRIC (refined high resolution intertace capturing) is introduced for solving the motion of the free surface and applied to the simulation of the advection of rigid interiaces of different shapes and a 20 dam-break problem, which are typical benchmark test cases. The numerical results for the interface advection cases are compared to the analytic solutions, while the available experimental data and other numerical results of various free surface methods for the dam-break problem are provided for the validation of the proposed VOF method. The same simulations were also carried out using the original HRIC scheme and a modified HRIC scheme called MHRIC for comparison. Although the RHRIC uses a simple order scheme, a basis of the original HRIC scheme, lower than the third-order ULTIMATE-QUICKEST used by the MHRIC, it provides an improved accuracy over the two previous HRIC methods.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(1)
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• pp.747-748
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• 2005

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.299-299
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• 2020

국내외 발생하는 재난 중 70% 이상이 물과 관련된 재해로 분류되며, 집중호우와 태풍으로 인한 하천범람 및 내수침수 등으로 많은 피해를 발생시키고 있다. 특히 최근 발생하는 피해 양상은 과거에 발생하지 않았던 극한 강우로 인해 돌발적으로 발생하는 경우가 빈번하게 발생하고 있어 이에 따라 사전에 예측하여 미리 대비하는 선제적인 홍수 대비 시스템이 요구되고 있다. 선제적인 홍수 대비 시스템의 구축 여부는 정확한 하천 흐름 예측을 필요로 한다. 하지만 하천의 흐름은 댐붕괴, 제방붕괴, 하천 하상의 변동 등 다양한 상황에서 급격한 흐름의 변동이 발생하며, 이는 하천 흐름 예측에 장애물로 작용하여 정확도를 떨어뜨리는 요인이 된다. 특히 국내에는 산악지형과 수공구조물에 의한 불연속 단면이 다수 존재하고 있어 그 예측 결과에 대한 정확성에 대한 요구가 더욱 부각되고 있다. 그렇기 때문에 해당 문제를 해결하기 위한 다양한 기법들이 개발되어 실무에 적용되고 있으나 어떤 기법이 국내 하천특성에 적합한지 파악할 수 없으며, 그 정확성과 안정성에 측면에서 여전히 많은 문제점을 가지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 불연속 흐름이 빈번하게 발생하는 국내 하천 특성에 적합한 수치 기법을 확인하고자 유량보존특성을 만족하는 유한체적기법 중 국내외적으로 다수 사용되었던 기법들을 비교 및 평가하였다. 불연속 흐름의 대표적인 예제로서 'Dam-break problem'과 충격파 해석 및 홍수기와 갈수기에 따른 하천 하상의 마름/젖음에 대한 평가를 할 수 있는 Toro's Riemann problems에 적용하여 비교하였으며 그 결과 값을 정량적인 수치로 나타내었다. 이를 통해 국내 하천 특성에 적합한 수치 기법을 선정하였으며. 향후 국내하천 환경을 만족할 뿐만 아니라 하천 종사자들의 요구에도 부합한 하천흐름해석 모형의 개발 시 많은 기여가 될 것이라 판단된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.210-211
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• 2018

일반적인 댐 붕괴 시뮬레이션은 개수로 등 범람원을 대상으로 시뮬레이션 및 해석이 이루어졌다. 그러나 지속적인 이상기온 등으로 인하여 해안가 및 해양에서도 쓰나미 혹은 해일과 같은 규모가 큰 파가 발생하고 이에 따른 피해가 발생하고 있다. 규모가 크며 격렬한 파는 일반적인 전산유체역학 방식으로 해석이 가능은 하지만 자유표면의 대-변형 및 쇄파 등에 의한 비선형성의 시뮬레이션은 격자라는 한계에 의해 제한적으로 사용되어졌다. 이에 라그란지안 접근법을 이용한 입자법을 도입하여 댐 붕괴와 같은 격렬한 자유표면의 변동을 포함한 문제를 재현하였으며, 이러현 격렬한 파동에 의한 바닦면의 교란을 시뮬레이션 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.675-682
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• 2010

The flood impact pressure acting on a vertical wall resulting from a dam-breaking problem is simulated using a navier-Stokes(N-S) solver. The N-S solver uses Eulerian Finite Volume Method(FVM) along with Volume Of Fluid(VOF) method for 2-D incompressible free surface flows. A Split Lagrangian Advection(SLA) scheme for VOF method is implemented in this paper. The SLA scheme is developed based on an algorithm of Piecewise Linear Interface Calculation(PLIC). The coupling between the continuity and momentum equations is affected by using a well-known Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations (SIMPLE) algorithm. Several two-dimensional numerical simulations of the dam-breaking problem are presented to validate the accuracy and demonstrate the capability of the present algorithm. The significance of the time step and grid resolution are also discussed. The computational results are compared with experimental data and with computations by other numerical methods. The results showed a favorable agreement of water impact pressure as well as the global fluid motion.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2B호
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• pp.121-129
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• 2009

본 연구는 효율적이며 정확한 격자생성기법인 분할격자기법을 이용하여 댐붕괴 흐름을 수치모의한다. 분할격자기법은 부분적으로 비구조격자를 사용하지만, 대부분의 흐름영역을 균일한 크기의 Cartesian 격자로 이산화한다. HLLC Riemann 근사해법과 TVD-WAF기법의 유한체적기법을 적용하여 흐름률을 계산하고 분할격자의 영역을 위한 수치모형을 구성한다. 수치모형을 검증하기 위하여 이상적인 하도에서의 정상류, 불균일하도에 의해 형성되는 정상류 및 사각형수조의 자유진동흐름을 모의하여 해석해와 비교하였다. 마지막으로, 실험수로에서 발생한 댐붕괴파의 흐름을 모의하여 관측값과 비교하여 정확하고 안정된 결과를 확인하였다.