초록
이송항에는 5차 보간다항식을 사용하는 Holly-Pressmann 기법을, 확산항에는 Hobson 등이 제안한 양해법을 사용하는 연산자 분리기법을 사용하여 1차원 이송-확산방정식의 수치모형을 제안하였다. 제안된 모형을 검정하기 위하여 일정한 유속과 종확산계수를 갖는 순간적으로 부하된 오염원의 경우와 상류단에 연속적인 오염원을 갖는 경우에 대하여 본 모형의 해를 해석해와 기존의 모형으로부터 구한 해를 비교검토하였다. Courant 수와 Peclet 수를 가진 경우에 대한 수치해석을 통하여, 본 모형이 Courant 수가 1보다 큰 경우에 대해서도 안정된 해를 제공함을 알 수 있었으며, 해석해가 존재하는 경우에 본 모형을 적용하여 얻은 수치해와 비교한 바 전반적으로 잘 일치하였다. 본 모형의 확산항에 사용된 양해법에서는 일반적인 양해법의 단점인 계산시간간격의 제약이 상당히 완화되어 상대적으로 큰 계산시간간격에 대해서도 양호한 결과를 보였다.
A numerical model for solving advection-diffusion equation is presented by splitoperator method combining the Holly-Preissmann scheme with a fifth-degree interpolating polynomial for advection operator and the explicit scheme porposed by Hobson et al. for diffusion operator. To examine the developed model, the obtained numerical solutions are compared with both the analytic solution and those from the existing models for the instantaneous source (Gaussian hill) and the continuous source (advanced front) at upstream boundary with constant velocity and diffusivity condition. For the various cases having different Courant and Peclet numbers, it is shown that the present study provides stable solutions even for Courant numbers exceeding one. The result obtained by the present study also agree well with existing analytical solutions for both cases. The proposed explicit scheme somewhat releases the conventional restriction of explicit schemes for determining the time step size and provides satisfactory results for relatively large time step size.
