• 한국해안해양공학회지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.70-80
• /
• 2000

Princeton Ocean Model(POM)에서 지배방정식을 반음해법으로 차분화하여 mode splitting을 제거하고 조간대 처리기법을 도입한 3차원 semi-implicit 모델을 수립하였다 운동방정식의 순압경도력항과 수직방향 와동점 성향, 그리고 수심적분된 연속방정식의 속도발산항을 음해법으로 처리하여 빠르게 움직이는 표면중력파가 야기하는 수치안정조건을 제거하여 더 큰 time step을 사용할 수 있는 semi-implicit 모델을 수립하였다 수립한 3차원 semi-implicit 모델의 유효성과 계산휴율을 확인하기 위하여 이상적인 3차원 수로에 적용한 결과 semi-implicit 모델이 POM과 같은 결과를 주었으나 POM보다 약 4,.4배 정도 빠르게 수행되어 향상된 계산효율을 보여주었다. mode splitting 기법을 사용하는 POM의 유속 결과는 조간대에서 발생한 noise가주 수로에까지 전파되어 불안정 한 결과를 준 반면에 semi-implicit 모델결과는 더 큰 time step을 사용함에도 불구하고 조간대와 주 수로 모두에서 noiserk 없는 안정된 결과를 주었다 3차원 semi-implicit 모델의 현장 적용성을 확인하기 위하여 경기만에 적용한 결과 semi-implicit 모델이 모델 영역 전반에 걸쳐 관측된 조석 및 조류의 크기 및 전파양상을 잘 재현하였다.

• Wind and Structures
• /
• 제20권3호
• /
• pp.423-448
• /
• 2015

In this paper the unsteady fluid-structure interaction (FSI) problems with large structural displacement are solved by partitioned solution approaches in the arbitrary Lagrangian-Eulerian finite element framework. The incompressible Navier-Stokes equations are solved by the characteristic-based split (CBS) scheme. Both a rigid body and a geometrically nonlinear solid are considered as the structural models. The latter is solved by Newton-Raphson procedure. The equation governing the structural motion is advanced by Newmark-${\beta}$ method in time. The dynamic mesh is updated by using moving submesh approach that cooperates with the ortho-semi-torsional spring analogy method. A mass source term (MST) is introduced into the CBS scheme to satisfy geometric conservation law. Three partitioned coupling strategies are developed to take FSI into account, involving the explicit, implicit and semi-implicit schemes. The semi-implicit scheme is a mixture of the explicit and implicit coupling schemes due to the fluid projection splitting. In this scheme MST is renewed for interfacial elements. Fixed-point algorithm with Aitken's ${\Delta}^2$ method is carried out to couple different solvers within the implicit and semi-implicit schemes. Flow-induced vibrations of a bridge deck and a flexible cantilever behind an obstacle are analyzed to test the performance of the proposed methods. The overall numerical results agree well with the existing data, demonstrating the validity and applicability of the present approaches.

• 에너지공학
• /
• 제17권4호
• /
• pp.218-226
• /
• 2008

가압 경수로의 주요 기기에서 발생할 수 있는 과도 2상 유동(Two-phase flow) 현상에 대한 해석을 수행하기 위해 원자로 기기 열수력 해석 코드를 개발 중에 있다. 개발중인 기기 열수력 해석 코드는 지배 방정식으로 Two-phase, three-field model을 사용하고 있으며, 복잡한 기하학적 형상의 원자로 기기를 모사하기 위해 비정렬 격자계(Unstructured grid)를 활용하고 있다. 수치해석 기법으로는, 원자로 계통 해석코드 REIAP5가 사용 중이며 대부분의 원자로 내 2상 유동 조건에서 안정적이며 정확하다고 알려진 Semi-implicit 방법을 적용하였다. 그러나 기존의 Semi-implicit 방법은 1차원, 엇갈림격자(Staggered grid)에 대해 개발되었기 때문에 이를 다차원, 비정렬, 비엇갈림 격자(Non-staggered grid)에 적용하기 위해 기존의 Semi-implicit 방법을 수정하였다. 본 논문에서는 수정된 Semi-implicit 방법을 소개하고 이를 이용해 수행한 예비 계산결과를 수록하였다.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.13-22
• /
• 2009

A two-phase (gas and liquid) flow analysis solver, named CUPID, has been developed for a realistic simulation of transient two-phase flows in light water nuclear reactor components. In the CUPID solver, a two-fluid three-field model is adopted and the governing equations are solved on unstructured grids for flow analyses in complicated geometries. For the numerical solution scheme, the semi-implicit method of the RELAP5 code, which has been proved to be very stable and accurate for most practical applications of nuclear thermal hydraulics, was used with some modifications for an application to unstructured non-staggered grids. This paper is concerned with the effects of interpolation schemes on the simulation of two-phase flows. In order to stabilize a numerical solution and assure a high numerical accuracy, the second-order upwind scheme is implemented into the CUPID code in the present paper. Some numerical tests have been performed with the implemented scheme and the comparison results between the second-order and first-order upwind schemes are introduced in the present paper. The comparison results among the two interpolation schemes and either the exact solutions or the mesh convergence studies showed the reduced numerical diffusion with the second-order scheme.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
• /
• pp.290-297
• /
• 2009

가압 경수로의 주요 기기에서 발생할 수 있는 과도 2상 유동(Two-phase flow) 현상에 대한 해석을 수행하기 위해 원자로 기기 열수력 해석 코드를 개발 중에 있다. 개발 중인 기기 열수력 해석 코드는 지배 방정식으로 Two-phase, three-field model을 사용하고 있으며, 복잡한 기하학적 형상의 원자로 기기를 모사하기 위해 비정렬 격자계(Unstructured grid)를 활용하고 있다. 수치해석 기법으로는, 원자로 계통 해석코드 RELAP5가 사용 중이며 대부분의 원자로 내 2상 유동 조건에서 안정적이며 정확하다고 알려진 Semi-implicit 방법을 적용하였다. 그러나 기존의 Semi-implicit 방법은 1차원, 엇갈림격자(Staggered grid)에 대해 개발되었기 때문에, 이를 다차원, 비정렬, 비엇갈림 격자(Non-staggered grid)에 적용하기 위해 기존의 Semi-implicit 방법을 수정하였다. 본 논문에서는 Semi-implicit 방법의 대류항을 이차정확도를 갖도록 확장하였으며, 이차정확도에 의한 수치확산의 감소를 평가하기 위해 수행된 수치시험의 결과를 기술하였다. 이차정확도 및 일차정확도로 계산된 값을 해석해 또는 격자 수렴성 시험을 통해 평가해 본 결과, 이차정확도 계산시 수치 확산의 감소 확인하였다.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제12권4호
• /
• pp.44-53
• /
• 2007

A three-dimensional (3D) unstructured hydrodynamic solver for transient two-phase flows has been developed for a 3D component of a nuclear system code and a component-scale analysis tool. A two-fluid three-field model is used for the two-phase flows. The three fields represent a continuous liquid, an entrained liquid, and a vapour field. An unstructured grid is adopted for realistic simulations of the flows in a complicated geometry. The semi-implicit ICE (Implicit Continuous-fluid Eulerian) numerical scheme has been applied to the unstructured non-staggered grid. This paper presents the numerical method and the preliminary results of the calculations. The results show that the modified numerical scheme is robust and predicts the phase change and the flow transitions due to boiling and flashing very well.

• East Asian mathematical journal
• /
• 제35권1호
• /
• pp.59-66
• /
• 2019

In this paper we study implicit-explicit (IMEX) methods combined with a semi-Lagrangian scheme to evaluate the prices of fixed strike arithmetic Asian options under jump-diffusion models. An Asian option is described by a two-dimensional partial integro-differential equation (PIDE) that has no diffusion term in the arithmetic average direction. The IMEX methods with the semi-Lagrangian scheme to solve the PIDE are discretized along characteristic curves and performed without any fixed point iteration techniques at each time step. We implement numerical simulations for the prices of a European fixed strike arithmetic Asian put option under the Merton model to demonstrate the second-order convergence rate.

• 토지주택연구
• /
• 제1권1호
• /
• pp.59-65
• /
• 2010

The paper presents a comparison between a semi-implicit time integration linear finite element implementation and fully-implicit nonlinear Newton-Raphson finite element implementation of a triphasic small strain mixture formulation of an elastic partially saturated porous medium. The pore air phase pressure pa is assumed atmospheric, i.e., $p_a$ = 0, although the formulation and implementation are general to handle increase in pore air pressure as a result of loading, if needed. The solid skeleton phase is assumed linear isotropic elastic and partially saturated 'consolidation' in the presence of surface infiltration and traction is simulated. The verification of the implementation against an analytical solution for partially saturated pore water flow (no deformation) and comparison between the two implementations is presented and the important of the porosity-dependent nature of the partially saturated permeability is assessed on comparison with a commercial code for the partially saturated flow with deformation. As a result, the response of partially saturated permeability subjected to the porosity influences on the saturation of a soil, and the different behaviors of the partially saturated soil between staggered and monolithic coupled programs is worth of attention because the negative pore water pressure in the partially saturated soil depends on the difference.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
• /
• 한국원자력학회 1999년도 추계학술발표회요약집
• /
• pp.174.2-174
• /
• 1999

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권9호
• /
• pp.3583-3589
• /
• 2010

본 연구에서는 2차원 천수방정식을 풀이 하는데 Backhaus가 제안한 반음해법의 유한차분법을 도입하였다. 이 기법을 사용하여 금강하구 해역의 조위와 유속을 구하는 수치모형을 구성하였다. 본 모형에 의한 수치해를 검증하기 위하여 양해법의 모형으로 잘 알려진 Heaps모형의 결과와 비교하였다. 두 모형의 수치해는 거의 일치하였다. 반음해법에서 선택한 계산시간간격은 엄격한 CFL 조건에 의존하는 양해법보다 6배를 증가 시킬 수 있었다. 총 계산 시간은 50%정도 감소하였다. 이와 같은 사실은 본 수치해법이 금강하구 해역에 널리 분포되어 있는 간사지의 처리가 원활하였으며 장기간 동안의 계산에서도 안정적인 수치해석이 가능하였다.