• 한국전산유체공학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.14-19
• /
• 2006

A conservative finite-volume method for computing 3-D flow with an unstructured cell-centered method has been extended to free surface flows or two-fluid systems with topologically complex interfaces. It is accomplished by implementing the high resolution method(CICSAM) by Ubbink(1997) for the accurate capturing of fluid interfaces on unstructured meshes, which is based on the finite-volume technique and is fully conservative. The calculated results with the present method are compared to show the ease and accuracy with available numerical and experimental results reported in the literature.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
• /
• 제13권1호
• /
• pp.35-49
• /
• 2021

This paper presents a direct numerical simulation of turbulent flows over a bump in an open channel to examine the turbulence characteristics near divergent waves emanating from the bump and to investigate the interaction of the turbulences with the divergent waves. To verify the reliability of the simulations, the mean velocity profile and root-mean-square of velocity fluctuations are compared with previous data. The anisotropic invariant maps show that the ratio of the streamwise to spanwise velocity fluctuations plays an important role in characterizing the anisotropic nature of the separated shear layer behind the bump in the vicinity of the free surface. The vortex identification discloses a large-scale streamwise vortical structure from the mean velocity field and a cluster of small coherent structures from the instantaneous velocity field, which are responsible for the anisotropic characteristics of the turbulence beneath the free surface.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제30권2호
• /
• pp.98-111
• /
• 1993

2차원 비정상 비선형 자유표면파를 해석하고 자유표면파에서의 점성효과를 관찰하였다. 유동장내의 Navier-Stokes 방정식과 연속방정식을 풀기 위해 유한해석법을 적용하였고, 자유표면의 처리를 위해 MAC 기법을 적용하였다. 그리고, 자유표면에서는 표면장력을 고려한 경계조건을 적용하였으며, 층류에 대한 점성효과만을 고려하였다. 계산모델은 천수역에서의 점성영향, 자유표면 근처에서의 보오텍스 쌍(vortex-pair)의 거동 및 전진하는 부유체 앞에서의 자유표면파문제 등이다. 천수역문제에서는 바닥과의 마찰에 기인한 자유표면파의 변화를 고찰하였으며, 특히 고립파에 대한 적용으로서 파고의 감소정도, 수직벽면에서의 파상승(wave run-up) 및 수심의 변화로 인한 유장변화 등을 살펴보았다. 보오텍스 문제에서는 보오텍스의 이동에 따른 자유표면주위의 유동변화를 관찰하였으며, 사각부유체 주위의 유동문제에서는 전진속도의 차이에 따른 자유표면파의 차이 및 물체주위의 유동특성을 관찰하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제18권4호
• /
• pp.671-680
• /
• 2004

We present numerical and experimental results of the periodic flows inside a rectangular container under a background rotation. In numerical computation, a parallel-computation technique with MPI is implemented. Flow visualization and PIV measurement are also performed to obtain velocity fields at the free surface. Through a series of numerical and experimental works, we aim to clarify the fundamental reasons of discrepancy between the two-dimensional computation and the experimental measurement, which was detected in the previous study for the same flow model. Specifically, we check if the various assumptions prerequisite for the validity of the classical Ekman pumping law are satisfied for periodic flows under a background rotation.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2004년도 추계 학술대회논문집
• /
• pp.15-18
• /
• 2004

A numerical method for simulating two-phase flows including surface force is presented. The method is based on fractional step method of finite volume formulation and the interface is tracked with PLIC VOF method. In the CSF model, as color function, f, representing the location of interface varies steeply in the interface region, we need to use smoothed function f to get accurate unit normal and the curvature. Peskin kernel is used to get smoothed function f. A spherical drop in static equilibrium and three-dimensional merging of gas bubble are tested, resulting in the validation of this method

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제32권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 2020

자유수면을 포함하는 파동장과 같이 단상의 경계가 시간발전에 따라 지속적으로 변화하는 경우나 액상과 기상이 혼합되는 문제에 있어서는 다상유동(multiphase flow) 문제를 적용하는 예가 증가하고 있다. 특히, 파동장과 같은 자유수면의 문제를 취급하는데 있어서는 혼합되지 않는 액상과 기상의 비압축성 뉴턴유체를 고려한 혼상류 모델이 적용되는 경우가 많다. 일반적으로 혼상류 모델은 각상의 경계면에 대한 시간기반 거동추적이 필수적이며, 궁극적으로는 계산의 정도를 좌우한다. 본 연구는 다양한 CFD 수치해석코드에 적용되고 있는 대표적인 VOF-type의 경계면 추적기법들의 이류성능을 평가하였다. 특히, 기존의 전통적인 VOF-type의 경계면 추적기법 및 이류계산에서 발생하는 수치확산을 최소화하기 위해 수치유속(numerical flux)을 제어하는 FCT 법의 효용성을 평가하고, 더불어 CIP 법을 활용한 자유수면 추적성능의 가능성을 고찰하였다. 그 결과, 본 연구에서 적용한 제한된 조건하에서는 수치확산 방지를 위해 수치확산방지 유속을 도입한 FCT-VOF 법이 가장 높은 경계면의 추적성능을 보였다. 본 연구에서 도출되는 결과는 다양한 수치해석코드에 적용되는 자유수면의 추적기법을 선택함에 있어서 중요한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제33권2호
• /
• pp.13-29
• /
• 1996

이 논문은 자유표면을 포함하는 시리즈 60($C_B=0.6$)선형 주위 유동장에 대한 계산결과를 보여준다. 지배 방정식으로는 3차원 Navier-Stokes 방정식을 사용하고, 높은 레이놀즈수에서의 난류 유동장을 계산하기 위하여 Baldwin-Lomax난류모형을 채용하였으며 계산시간을 줄이기 위해 물체 표면에서는 벽법칙을 채용하였다. 지배 방정식은 유한 차분법에 의해 차분화 되었으며, 음해법[1]에 의해, 압력 Poisson방정식은 완화법(successive-over-relaxation method)에 의해 프로그램을 구성하였다. 자유표면 유동을 정확히 계산하기 위해서는, 동역학적 자유표면 경계조건식의 수치해법이 매우 중요하다. 이 논문에서는 세 가지의 수치해법을 채용하여 그 결과를 실험결과와 비교하였다. 결론적으로, 계산된 저항계수($C_F,\;C_P$와 파형은 실험 값과 잘 일치하고 있다.

• Wind and Structures
• /
• 제2권4호
• /
• pp.253-266
• /
• 1999

This paper presents the effects of free-stream turbulence on streamwise surface pressure fluctuations on two-dimensional rectangular cylinders. Particular attention is given to possible effects of turbulence integral scale on fluctuation and peak pressures. The mean, standard deviation, peak pressure coefficients, spectra and cross-correlation of fluctuating pressures were measured to investigate the nature of the separation and reattachment phenomenon in turbulent flows over a wide range of turbulence intensity and integral scale.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(1)
• /
• pp.172-173
• /
• 2005

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2003년도 The Fifth Asian Computational Fluid Dynamics Conference
• /
• pp.194-196
• /
• 2003