• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.32 no.8
• /
• pp.1-11
• /
• 2004

A comprehensive study has been made for the investigation of the convergence and stability characteristics of the LU scheme for solving the Navier-Stokes equations on unstructured meshes. For this purpose the characteristics of the LU scheme was initially studied for a scalar model equation. Then the analysis was extended to the Navier-Stokes equations. It was shown that the LU scheme has an inherent stiffness in the streamwise direction. This stiffness increases when the grid aspect ratio becomes high and the cell Reynolds number becomes small. It was also shown that the stiffness related to the grid aspect ratio can be effectively eliminated by performing proper subiteration. The results were validated for a flat-plate turbulent flow.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 2005.10a
• /
• pp.111-116
• /
• 2005

Two coupling methods for the Navier-Stokes equations and a two-equation turbulence model equations are compared. They are the strongly coupled method and the loosely coupled method. The strongly coupled method solves the Navier-Stokes equations and the two-equation turbulence model equations simultaneously, while the loosely coupled method solves the Navier-Stokes equation with the turbulence viscosity fixed and subsequently solves the turbulence model equations with all the flow quantities fixed. In this paper, performances of two coupling methods are compared for two and three-dimensional problems.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.1000-1002
• /
• 2017

Here, the unsteady Navier-Stokes solver has been developed using implicit dual time stepping method. The implicit dual time stepping method introduced the pseudo time step for solving the new residual including the steady state residual and real time derivative. For the validation of code, Stokes 2nd problem, the laminar flow on the oscillating flat plate was selected and compare the calculating results with analytic solutions. The calculating velocity profile and skin friction has a good agreement with analytic solutions.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.8 no.5
• /
• pp.372-376
• /
• 1997

We study the time resolved anti-Stokes Raman spectroscopy with correlated pump and Stokes waves. When only two pump waves with relative delay are incident into a Raman medium, the Stokes waves generated by stimulated Raman scattering couple with the pump waves to generate anti-Stokes signal. Since the correlation between Stokes and the pump waves are not perfect and not quantified yet, we make a simple model fot it and calculate the normalized anti-Stokes signal intensities as a function of time delay. The broadband light regarded as chaotic field.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.11 no.5
• /
• pp.755-761
• /
• 1987

Two-Dimensional incompressible laminar boundary layer with the reversed flow region is computed using the parially parabolized Navier-Stokes equations in primitive variables. The velocities and the pressure are explicity coupled in the difference equation and the resulting penta-diagonal matrix equations are solved by a streamwise marching technique. The test calculations for the trailing edge region of a finite flat plate and Howarth's linearly retarding flows demonstrate that the method is accurate, efficient and capable of predicting the reversed flow region.

• Tunnel and Underground Space
• /
• v.13 no.5
• /
• pp.389-396
• /
• 2003

It is shown that the cubic law can be modified regarding the steady-state Navier-Stokes equations by using perturbation approximation method for a sinusoidal aperture variation. In order to adopt the perturbation theory, the sinusoidal function needs to be non-dimensionalized for the amplitude and wavelength. Then, the steady-state Navier-Stokes equations can be solved by expanding the non-dimensionalized stream function with respect to the small value of the parameter (the ratio of the mean aperture to the wavelength), together with the continuity equation. From the approximate solution of the Navier-Stokes equations, the basic cubic law is successfully modified for the steady-state condition and a sinusoidal aperture variation. A finite difference method is adopted to calculate the pressure within a fracture model, and the results of numerical experiments show the accuracy and applicability of the modified cubic law. As a result, it is noted that the modified cubic law, suggested in this study, will be used for the analysis of fluid flow through aperture geometry of sinusoidal distributions.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2011.02a
• /
• pp.59-59
• /
• 2011

파랑의 전파와 변형에 대한 연구에는 수심방향으로 적분한 2차원방정식인 완경사방정식과 Boussinesq 방정식을 기반으로 한 수치모형을 이용한 연구가 최근까지 가장 활발하게 진행되어 오고 있다. 그러나 실제 구조물의 설계에는 2차원 수치모형에서 고려할 수 없는 수심방향 유속에 기인한 정확도의 문제로 인해 구조물의 형상과 재원을 설계하기 위한 정교한 수치모형실험이 어려워 주로 수리모형실험에 의존해 왔다. 수리모형실험은 실제 현상을 가장 잘 재현해낼 수 있어 신뢰성이 매우 높지만 다양한 실험을 수행하기가 어렵고 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. 이에 따라 최근 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 푸는 3차원 수치모형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이론적으로 매우 우수한 모형이긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 컴퓨터 기술이 급격한 속도로 발전하고 있어 Navier-Stokes 방정식 모형의 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 파랑변형을 다루는 수치모형실험을 수행할 때 외부조파를 사용할 경우 구조물이나 지형에 의해 반사되어 나온 파랑이 조파지점에 도달할 때 실험영역으로 재 반사되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 내부조파기법의 개발에 대한 연구가 필수적이었으며, 자유수면변위를 변수로 사용하는 모형의 경우 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔다. 한편, Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 자유수면변위를 변수로 사용하는 2차원 모형에 비해 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 기존의 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형에 사용된 연속방정식에 질량 원천항을 추가하는 내부조파기법을 도입하여 3차원 수치모형에서 고립파를 내부조파하고, 급경사에서의 고립파의 처오름 및 처내림 현상을 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 동수압 모형으로서, Two-step projection 기법을 사용하는 유한차분모형을 사용하였다. 본 수치모형은 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(spatially averaged Navier-Stokes) 방정식을 계산하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형으로, 난류 모델링을 위해 Smagorinsky LES 모형을 사용한다. 또한, 압력장의 계산을 위해 Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하였으며, 자유수면 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 수치모형실험이 전체적으로 수리모형실험에서 관측한 파랑의 처오름 및 처내림 현상을 잘 재현하고 있는 것으로 나타났으며, 정량적인 비교를 통해 수치모형의 성능을 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.88-88
• /
• 2019

컴퓨터 성능향상과 수치해석기법의 발달로 인해 Navier-Stokes 방정식에 기초한 수치모델을 활용한 3차원 유동/파동장 해석이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 아직까지 Navier-Stokes 방정식 모델의 계산부하를 PC에서 소화하기에는 무리가 따른다. 게다가 실험실 스케일을 벗어나, 실제 현장을 계산영역으로 설정할 경우에는 계산량이 엄청나게 증가하게 된다. 이것을 극복하기 위해서는 반듯이 병렬계산을 수행하여야 한다. 본 연구에서는 계산부하가 큰 Navier-Stokes 방정식 기반의 3차원 수치모델 LES-WASS-3D를 활용한 대용량 병렬계산체계를 구축한다. 나아가 3차원 정밀 또는 광역의 유동/파동장 해석에 있어서 병렬계산체계의 성능과 적용성을 검토한다. 현재 보급되고 있는 PC들은 모두 멀티프로세서가 장착됨으로 손쉽게 병렬계산을 수행할 수 있다. 그러나 정밀 또는 광역해석을 위해서는 대용량 병렬계산 컴퓨터가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 보조프로세서를 장착한 공유메모리 환경의 고성능 병렬계산체계를 구축한다. 나아가 포트란 기반의 순차코드로 구축된 기존 3차원 Navier-Stokes 방정식 모델 LES-WASS- 3D를 병렬코드로 변환한다. 병렬계산 성능 및 적용성을 검토하기 위한 수치해석을 수행한다. 이상의 과정을 통해 본 연구에서 구축한 병렬계산체계의 성능 및 적용성을 확인할 수 있었다. 그리고 3차원 유동/파동장 해석에 있어서 정확도 향상뿐 아니라, 계산영역을 확장할 수 있는 계기가 마련되었다. 또한 유동/파동 해석보다 많은 계산시간이 필요한 지형변동 해석에도 충분히 적용될 수 있다고 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.31 no.3
• /
• pp.223-234
• /
• 1998

Recently, the interests of the construction of the permeable submerged breakwaters have been increased to preserve and to improve the coastal environment, and to control the incident waves and littoral transport. It is very important to predict the wave transformation precisely over the permeable submerged breakwaters. This study discusses nonlinear wave transformation and characteristics by using BEM based on the frequency domain method of the 3rd-order Stokes waves. The Dupuit-Forchheimer formula is applied to the analysis of the fluid resistance of rubble stones, and the equation about equivalent linear frictional coefficient is newly modified based on the Lorentz's condition for the equivalent work. The numerical results are compared with the experimental ones for verification. These two results give a close agreement each other. It is confirmed that the present method of the 3rd-order Stokes waves estimates more precisely than that of the 2nd-order Stokes waves.

• Journal of applied mathematics & informatics
• /
• v.8 no.1
• /
• pp.151-164
• /
• 2001

In this paper, a new approach for finding the approximate solution of the Stokes problem is introduced. In this method the problem is transformed to an equivalent optimization problem. Then, by considering it as a distributed parameter control system, the theory of measure is used to approximate values of pressure are obtained by a finite difference scheme.