A Three-Dimensional Nonlinear Galerkin-FEM Model

비선형 Galerkin-FEM 모형 개발

This paper as a sequel to Kang et al. (1994) describes the development of a three-dimensional nonlinear Galerkin-FEM model. Nonlinear advective terms have been incorporated in a manner used by Lardner and Song (1992), that is, using velocities at given nodes computed with linear Galerkin FEM model. The Proposed model is computationally more efficient than previous nonlinear Galerkin models developed by Owen (1980) and Davies (1980) because the model uses a linear shape function as a basis and, furthermore, the similarity transform technique developed by Kang (1994). Two experiments have been carried out to examine effects of nonlinear terms. One is an experiment of wind-driven current in a rectangular basin (Heaps' basin) and the other is an experiment concerning eddy generation behind a jetty with specified downstream and upstream open boundary conditions. The computed Pattern was found to be in good agreement qualitatively with previous model experiments by Stelling (1984).

본 논문은 강 등(1994)에 의해 개발된 선형 Galerkin-FEM 모형에 이송항을 추가하여 비선형 Galerkin-FEM 수치모형을 개발하는데 목적이 있다. 이송항의 수치계산은 기존 선형모형의 각 절점별 유속결과를 이용하여 계산하였으며 개발된 모형은 기존의 비선형모형(Owen, 1980; Davies, 1980)보다 수치계산시간의 절약을 도모할 수 있어 효율적이다(Lardner and Song, 1992). 비선형항의 효과를 검토하기 위하여 두가지 수치실험을 수행하였다. 수행한 수치실험은 장방형 영역에서의 취송류실험과 일정유속이 개방경계에서 주어지고 모형영역 중간에 도유제가 있는 경우에 과류형성에 대한 수치실험을 수행하였다. 수치실험 결과 취송류실험의 경우 이송항에 의한 비선형 효과가 적었으며 과류형성 실험인 경우 이송항에 의한 비선형 효과가 크게 나타났고 Stelling(1984)의 연구 결과와 유사하게 재현되었다.