한국수자원학회논문집 (Journal of Korea Water Resources Association)

  • 제38권9호
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  • Pages.727-736
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  • 2005
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  • 2799-8746(pISSN)
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  • 2799-8754(eISSN)
한국수자원학회 (Korea Water Resources Association)
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상류이송형 McCormack 기법의 개발

Development of the Upwind McCormack Scheme

  • 김원 (한국건설기술연구원 수자원연구부) ;
  • 한건연 (경북대학교 토목공학과)
  • Kim, Won (Water Resources Research Div., KICT) ;
  • Han, Kun-Yeun (Dept. of Civil Eng., Kyungpook National University)
  • 발행 : 2005.09.01
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초록

본 연구에서는 McCormack 기법의 2차 정확도 및 단순성의 장점과 불연속 흐름을 해석할 수 있는 상류이송기법의 장점을 결합하여 상류이송형 McCormack 기법을 새로이 개발하였다. 이 기법은 생성항을 효과적으로 처리할 수 있는 장점도 지니고 있다. 본 연구에서 개발된 기법을 해석해를 가진 가상적인 하도에 적용한 결과 기존 McCormack 기법에서 발생하던 수치진동없이 해석해를 잘 재현할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 실제 하천에 대한 적용을 위해 하상과 하폭의 변화가 매우 심한 한강 하류구간에 적용한 결과 기존 McCormack 기법이 해석할 수 없는 정상류나 부정류를 모두 잘 해석할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 상류이송형 McCormack 기법은 복잡한 자연하도의 흐름해석을 위해 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

In this study, the upwind McCormack scheme is introduced to combine the advantage of McCormack scheme, the second order accuracy and simplicity, and the advantage of the upwind scheme, to be applied to the discontinuous flows. This scheme also has another advantage of treating the source terms effectively. This model is approved through applying to the discontinuous flow case with the analytical solution, and the natural river with very strong source terms. Applications of the upwind McCormack scheme developed in this paper show good agreements with the analytical solution without numerical oscillation in existing McCormack scheme. Futhermore, applications to the natural river, the lower Han river with strong variation of bed and width, also show good results in case of both steady flow and unsteady flow. The upwind McCormack scheme in this study will be used for the analysis of flow in natural rivers effectively.

키워드

참고문헌

  1. 김원, 한건연 (1998). 'Implicit MacCormack 기법을 이용한 하천흐름의 해석.' 대한토목학회 학술발표회논문집(III), 대한토목학회, pp. 293-296
  2. 김원, 한건연, 우효섭 (2005b). '일차원 상류이송모형의 자연하도에 대한 적용.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제5호, pp. 333-343 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.5.333
  3. 김원, 한건연, 우효섭, 최규현 (2005a). '상류이송기법에서의 새로운 생성항 처리기법.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제38권, 제2호, pp. 155-166 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2005.38.2.155
  4. 이정규, 김태관 (2003). '댐붕괴 문제의 해석에 관한 TVD-McCormack 기법의 적용.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제36권, 제3호, pp. 365-374 https://doi.org/10.3741/JKWRA.2003.36.3.365
  5. 한건연, 김동구, 이홍래 (1999). 'McCormack 기법을 이용한 하천흐름의 동수역학 해석.' 한국수자원학회학술발표회 논문집, 한국수자원학회, pp. 590-595
  6. Aureli, F., Mignosa, P., and Tomirotti, M. (2000). 'Numerical Simulation and Experimental Verification of Dam Break Flows with Shocks.' Journal of Hydraulic Research, Vol. 38, No. 3, pp. 197-206 https://doi.org/10.1080/00221680009498337
  7. Bellos, C.V., Soulis, J.V., and Sakkas, J.G. (1992). 'Experimental investigation of two dimensional dam break induced flow.' International Journal of Hydraulic Research, Vol. 40, No. 1, pp. 47-63
  8. Fennema, R.J. and Chaudhry, M.H. (1986). 'Explicit numerical schemes for unsteady free surface flows with shocks.' Water Resources Research, Vol. 32, No. 13, pp. 1923-1930
  9. Garcia Navarro, P., Alcrudo, F., and Saviron, J.M. (1992). '1D Open Channel flow simulation using TVD McCormack scheme.' Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 118, No. 10, pp. 1359-1372 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1992)118:10(1359)
  10. Gharangik, A.M. and Chaudhry, M. (1991). 'Numerical simulation of hydraulic jump.' Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 117, No. 9, pp. 1195-1211 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1991)117:9(1195)
  11. Goutal N. and Maurel F., eds. (1997). Proceedings of the 2nd Workshop on Dam Break Wave Simulation, HE 43/97/016/B
  12. Hirsh, C. (1990). Numerical computation of internal and external flows Volume 2: Computational methods for inviscid and viscous flows, Wiley & Sons, New York
  13. Jha, A.K., Akiyama, J., and Ura, M. (1996). 'A fully conservative Beam and Warming scheme for transient open channel flows.' Journal of Hydraulic Research, Vol. 34, No. 5, pp. 166-173
  14. Lax, P.D. and Wendroff, B. (1960). 'Systems of conservation laws.' Comm. Pure and Applied Mathematics, Vol. 13, pp. 217-237 https://doi.org/10.1002/cpa.3160130205
  15. McCormack, R.W. (1969). 'The effect of viscosity in hypervelocity impact cratering.' American Institute of Aeronautics and Astronautics, pp. 69-354
  16. Savic, L.J. and Holly, F.M., Jr. (1993). 'Dambreak flood waves computed by modified Godunov method.' Journal of Hydraulic Research, Vol. 31, No. 2, pp. 187-204 https://doi.org/10.1080/00221689309498844
  17. Yang, J.Y. (1990). 'Uniformly Second Order Accurate Essentially Nonoscillatory Schemes for the Euler Equations.' AIAA Journal, Vol. 28, No. 12, pp. 2069-2076 https://doi.org/10.2514/3.10523
  18. Yang, J.Y. (1991). 'Third Order Nonoscillatory Schemes for the Euler Equations.' AIAA Journals, Vol. 29, No. 10, pp. 1611-1618 https://doi.org/10.2514/3.10782
  19. Yang, J.Y., Hsu, C.A., and Chang, S.H. (1993). 'Computation of free surface flows.' Journal of Hydraulic Research, Vol. 31, No. 1, pp. 19-34 https://doi.org/10.1080/00221689309498857