Application of the Level Set Method for Free Surface Modeling

Hydraulics usually deals with flows with free surface. When the surface curvature is small, the assumption of hydrostatic pressure distribution is enough. However, in the case, when the curvature is big, the non-hydrostatic pressure distribution should be taken into account and the Navier-Stokes equations should be employed instead of the depth-averaged shallow water equations. For the simulation of two immiscible fluids with different characteristics (e.g. water and air, water and oil), the level set method is selected for this purpose. The developed model is applied to classical dam break problem and the computational results are compared with the experimental data. The effectiveness of the developed model is confirmed.

자유수면의 모의를 위한 레블셑V 기법의 적용

수리학에서 다루는 유체 현상은 물과 공기의 경계면인 자유수면을 포함할 때가 많다. 수표면의 곡률이 작은 경우에는 정수압 가정이 적절하지만, 그렇지 않은 경우에는 비정수압 분포를 고려하여야 한다. 이와 같은 문제에서는 수심적분된 천수방정식이 아닌, 네비어-스토크스 방정식(Navier-Stokes equations)에 의존해야 할 때가 많다. 특성이 다른 두 유체, 예를 들면, 물과 공기, 물과 기름과 같이 섞이지 않는 두 유체의 모의를 위하여 본 연구에서는 널리 알려진 레블셑V 기법을, 고전적인 문제인 댐 파괴 문제의 모의에 적용하여 이를 실험결과, 기존 수치모델링 결과와 비교하고 효용성을 확인하였다.