• 한국전산유체공학회지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.52-60
• /
• 2014

Recently, coastal structures have been built to protect coastal areas. However, if a tidal wave caused by an earthquake hits the coast, it would cause catastrophic damages. It is important to analyze the basics and the characteristics of a tsunami to reduce damages caused by natural disasters. In this study, a tsunami passing over different topographical changes is simulated with VOF method based on FVM(Finite Volume Method). The reduction of both scale and velocity is accomplished by similarity analysis, and an initial energy is generated by increasing the water level as needed to create a tsunami as if it is caused by a crustal movement. It is found that the present method is appropriate to simulate the tsunami with its mechanism.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
• /
• pp.113-118
• /
• 2001

We present a new interface tracking method for computing two-phase flow. This method is based on VOF method coupled with Level set method. The method is verified to calculate an interfacial curvature accurately as well as to achieve volume conservation during the whole computation period. We apply the present method to calculate a falling drop. The calculated shape and terminal velocity of the falling drop showed good agreement with the data reported in the literature. Also, the present method was proven to be applicable to drop-wall collision phenomenon.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제24권4호
• /
• pp.277-286
• /
• 2012

기체와 액체의 유동 및 고체의 변형을 동시에 고려할 수 있는 혼상류모델을 이용하여 파동장을 해석하는 경우, 서로 다른 비혼합의 유체 경계면의 시간변형을 고정도로 추적하는 것이 대단히 중요하다. 본 연구에서는 경계면의 추적에 있어서 VOF(Volume of Fluid)법으로 대표되는 경계면 형상의 재구축이 필요한 Geometrical-type의 경계추적법의 대신에 Algebraic-type의 경계추적법인 THINC(Tangent of Hyperbola for INterface-Capturing)법을 적용하였다. THINC법은 경계면에 대한 형상의 구축이 필요하지 않으므로 VOF법에 비해 비교적 간단한 알고리즘을 가지며, 기존의 Navier-Stokes solver에로 적용성이 용이한 장점을 갖는다. 본 연구에서는 THINC법의 기본적인 이류특성을 고찰하고, 혼상류수치모델인 TWOPM(one-field Model for immiscible TWO-Phase flows)과 결합한 수치모델을 파동장에 적용하여 비혼합 혼상류에서 경계면의 추적능을 검토하였다. 그 결과, 혼상류의 경계면 추적에 있어서 상대적으로 간단한 알고리즘의 THINC법이 기존의 VOF법과 유사한 정도를 갖는 해석법이라는 것을 확인할 수 있었고, 따라서 향후 기포의 연행을 동반하는 쇄파 및 쇄파력의 해석 등에 그의 적용성이 기대된다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.111-117
• /
• 2010

수중구조물에 의한 파랑의 변형을 예측하기 위해 3차원 수치모형을 도입하여 수치모형 실험을 수행하였다. 본 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법을 이용하여 계산하는 동수압 모형으로서, 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(Spatially Averaged Navier-Stokes) 방정식의 해를 구하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형이다. 엇갈림 격자체계에서 유한차분법을 사용하여 지배방정식을 해석하는 모형으로서 수치기법으로 Two-step projection 기법을 사용하여 SANS 방정식을 계산하였으며, Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하고 압력장을 계산하였다. 또한, 자유수면의 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 먼저 선형파를 일정 수심상에서 조파시켜 해석해와 비교한 후 수중구조물이 설치된 지형에 적용하여 파랑의 변형을 수치모의하여 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제15권2호
• /
• pp.80-85
• /
• 2003

본 연구에서는 Reynolds 방정을 지배방정식으로 하고 난류 해석을 위해 k-$\varepsilon$모델을 사용하였으며, 자유수면 변위를 추적하기 위해 VOF기법을 사용한 수치해석 모델을 이용하여 다양한 주기를 갖는 크노이드파의 발생과 최대 처오름높이에 대해 알아보았다. 발생된 크노이드파의 파형은 해석해와 매우 잘 일치하였다 또한, 계산된 최대 처오름높이를 수리모형실험의 관측 값과 비교해 본 결과는 경계요소법에 의한 수치해보다 높은 정확도를 나타내었다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제27권5호
• /
• pp.70-76
• /
• 2013

The present paper proposes a coupled volume-of-fluid (VOF) and level-set (LS) method for simulating incompressible two-phase flows that include surface tension effects. The interface of two fluids and its motion are represented by a VOF method designed using high-resolution differencing schemes. This hybrid method couples the VOF method with an LS distancing algorithm in an explicit way to improve the calculation of the normal and curvature of the interface. It is developed based on a rather simple algorithm to be efficient for various practical applications. The accuracy and convergence properties of the method are verified in a simulation of a single gas bubble rising in a three-dimensional flow with a large density ratio.

• 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
• /
• 제47권3호
• /
• pp.279-290
• /
• 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.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.171-181
• /
• 2002

최근, 구조물에 의한 쇄파를 수반한 다양한 파랑변형 해석법중에 자유수면의 추적기법인 VOF법을 이용한 수치해석기법이 각광을 받고 있다. 본 연구는 수중투과성구조물(잠제)에 의한 파랑변형 및 유속장의 해석을 위해 조파를 위한 line-source와 파의 재반사를 방지하기 위한 부가감쇠영역이 설치된 2차원수치파동수조에 잠제를 설치하고 구조물에 의한 파랑변형의 자유수면 추적을 위해 VOF법을 적용하였다. 2차원수치파동수조를 이용한 본 연구의 수치해석수법의 타당성 검증을 위해 수리실험을 실시하였으며 그 결과 본 수치해석결과와 잘 일치하였다. 일열잠제와 이열잠제에 대한 수치해석을 통해 잠제 주변 유속장 해석으로부터 일열잠제의 경우 배후에서 와가 발생하고 이열잠제의 경우 잠제사이와 잠제배후에서 와가 발생함을 확인하였으며 잠제의 천단상에서는 강한 비선형성분파가 발생하고 투과층내의 유속방향은 자유수면의 형상에 의해 좌우됨을 확인하였다

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
• /
• 한국해안해양공학회 2003년도 한국해안해양공학발표논문집
• /
• pp.283-289
• /
• 2003

잠제는 수면 아래에 건설되는 대표적인 친환경의 해안ㆍ항만구조물로 일본을 위시한 외국에서는 이안제 등과 같은 대체표사제어구조물로 잠제를 다수 시공해 왔으며, 국내에서는 처음으로 부산시의 송도해수욕장에 해안침식방지를 위해 잠제를 건설하고 있다. 잠제에 의한 파랑제어의 주요한 메커니즘은 천단상에서의 입사파랑과 구조물과의 마찰 및 입사파랑의 강제쇄파에 의한 에너지 소산이다. (중략)