• Title/Summary/Keyword: 격자해석법

Search Result 456, Processing Time 0.024 seconds

Computational Analysis of Vortex Structures around Wall-Mounted Bluff Body in Boundary Layer (경계층 내에 위치한 각진 물체 주위의 와류 전산 해석)

  • Lee, Ju-Yong;Kim, Hyeon-U;Lee, Seung-Su
    • Proceeding of EDISON Challenge
    • /
    • 2013.04a
    • /
    • pp.354-359
    • /
    • 2013
  • 일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

  • PDF

Flow Noise Analysis of Ship Pipes using Lattice Boltzmann Method (격자볼츠만기법을 이용한 선박 파이프내 유동소음해석)

  • Beom-Jin Joe;Suk-Yoon Hong;Jee-Hun Song
    • Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
    • /
    • v.29 no.5
    • /
    • pp.512-519
    • /
    • 2023
  • Noise pollution poses significant challenges to human well-being and marine ecosystems. It is primarily caused by the flow around ships and marine installations, emphasizing the need for accurate noise evaluation of flow noise to ensure environmental safety. Existing flow noise analysis methods for underwater environments typically use a hybrid method combining computational fluid dynamics and Ffowcs Williams-Hawkings acoustic analogy. However, this approach has limitations, neglecting near-field effects such as reflection, scattering, and diffraction of sound waves. In this study, an alternative using direct method flow noise analysis via the lattice Boltzmann method (LBM) is incorporated. The LBM provides a more accurate representation of the underwater structural boundaries and acoustic wave effects. Despite challenges in underwater environments due to numerical instabilities, a novel DM-TS LBM collision operator has been developed for stable implementations for hydroacoustic applications. This expands the LBM's applicability to underwater structures. Validation through flow noise analysis in pipe orifice demonstrates the feasibility of near-field analysis, with experimental comparisons confirming the method's reliability in identifying main pressure peaks from flow noise. This supports the viability of near-field flow noise analysis using the LBM.

Numerical Study of Non-Newtonian Flow Characteristics in Sudden Contraction-Expansion Channel (급축소-확대관에서 비뉴턴유체의 유동 특성에 관한 수치적 연구)

  • Kim, Hyung Min
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
    • /
    • v.37 no.6
    • /
    • pp.591-597
    • /
    • 2013
  • Because most existing non-Newtonian models are not suitable for application to the lattice Boltzmann method, theoretical and numerical studies in this regard remain challenging. In this study, the hydrokinetic (HK) model was modified and applied to a 3D sudden contraction-expansion channel flow, and the characteristics of the HK model flow were evaluated to generate non-trivial predictions in three-dimensional strong shear flows. The HK model is very efficient for application to the lattice Boltzmann method because it utilizes the shear rate and relaxation time. However, the simulation would be unstable in a high shear flow field because the local relaxation time sharply decreases with an increase in the shear rate in a strong shear flow field. In the HK model, it may become necessary to truncate the relaxation time and non-dimensional parameter to obtain stable numerical results.

Numerical Analysis of Two-Dimensional Flow using Cut-cell method (Cut-cell 기법을 이용한 2차원 흐름의 수치해석)

  • Kim, Hyung-Jun;Kim, Su-Jin;Lee, Seung-Oh;Cho, Yong-Sik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
    • /
    • 2007.05a
    • /
    • pp.1258-1262
    • /
    • 2007
  • 수치해석분야에서 가장 난해한 부분은 복잡한 지형을 표현할 수 있는 격자망을 쉽고 간편하게 생성하고 수치모형에 적용하는 것이다. 가장 쉽고 널리 적용되던 직사각형격자망의 한계를 극복하기 위하여 곡선좌표계를 이용하거나, 삼각형 또는 사각형의 불규칙 격자망을 적용하여 복잡한 지형을 표현하는 연구들이 시도되었다. 그러나, 곡선좌표계를 이용하여 지배방정식을 변환하는 방법은 지배방정식이 매우 복잡하고 수치모형의 구성이 난해하며, 불규칙 격자망을 이용한 방법은 계산영역을 적절히 표현하는 격자망을 구성하기 위해서 상당한 노력과 시간이 소요되는 단점이 있다. 이에, 직사각형의 격자망과 비구조 격자망의 장단점을 보완하여 수치격자 구성이 간편하고 지형을 정확히 표현할 수 있는 기법에 대한 연구가 필요한 단계에 이르게 되었다. 본 연구에서는 직사각형 격자를 기본으로 지형을 따라 계산격자를 분할하는 기법인 cut-cell기법을 이용하여 계산격자망을 구성하고, 그 적용성을 검토하였다.

  • PDF

Grid Network Analysis for Distributed Rainfall-Runoff Modelling (분포형 강우-유출 모의를 위한 격자 네트워크 해석)

  • Choi, Yun-Seok;Lee, Jin-Hee;Kim, Kyung-Tak
    • Journal of Korea Water Resources Association
    • /
    • v.41 no.11
    • /
    • pp.1123-1133
    • /
    • 2008
  • It needs to conceptualize watershed with triangular or rectangular elements and to analyze the changes in hydrological components of each element for distributed modeling of rainfall-runoff process. This study is the network analysis of watershed grid for flow routing occurred in each element when analyzing rainfall-runoff process by one-dimensional kinematic wave equation. Single flow direction from D8-method(deterministic eight-neighbors method) is used, and the information of flow direction and flow accumulation are used to determine the computation order of each element. The application theory of finite volume method is suggested for each flow direction pattern between elements, and it is applied it to calculate the flow of each grid. Network analysis method from this study is applied to GRM(Grid based Rainfall-runoff Model) which is physically based distributed rainfall-runoff model, and the results from simplified hypothetical watersheds are compared with $Vflo^{TM}$ to examine the reasonability of the method. It is applied to Jungrangcheon watershed in Han river for verification, and examination of the applicability to real site. The results from Jungrangcheon watershed show good agreement with measured hydrographs, and the application of the network analysis method to real site is proper.

Inverse Radiation Analysis of a Two-Dimensional Irregular Geometry Using Unstructured Triangular Meshes (비정렬 삼각 격자를 이용한 2 차원 비직교 형상에서의 역복사 해석)

  • Yi, Kyung-Joo;Baek, Seung-Wook;Kim, Man-Young
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
    • /
    • v.35 no.6
    • /
    • pp.561-567
    • /
    • 2011
  • The inverse radiation analysis of a two-dimensional irregular configuration using unstructured triangular meshes is presented. In this study, an enclosure filled with an absorbing, emitting and scattering medium with diffusely emitting and reflecting opaque boundaries is considered. The finite volume method is applied to solve the radiative transfer equation in order to simulate the measured incident radiation values which are used as input data for the inverse analysis. The conjugate gradient method is adopted for the estimation of wall emissivities by minimizing the objective function at each iteration step. To verify the performance of the unstructured grid system, we compare the results with those using a structured grid system for the two-dimensional lopsided shape. The effect of measurement errors on the estimation accuracy is also investigated.

Numerical Analysis of Three-dimensional Sloshing Flow Using Least-square and Level-set Method (최소자승법과 Level-set 방법을 적용한 3차원 슬로싱 유동의 수치해석)

  • Jeon, Byoung Jin;Choi, Hyoung Gwon
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
    • /
    • v.41 no.11
    • /
    • pp.759-765
    • /
    • 2017
  • In this study, a three-dimensional least-square, level-set-based two-phase flow code was developed for the simulation of three-dimensional sloshing problems using finite element discretization. The code was validated by solving some benchmark problems. The proposed method was found to provide improved results against other existing methods, by using a coarser mesh. The results of the numerical experiments conducted during the course of this study showed that the proposed method was both robust and accurate for the simulation of three-dimensional sloshing problems. Using a substantially coarse grid, historical results of the dynamic pressure at a selected position corresponded with existing experimental data. The pressure history with a finer grid was similar to that of a coarse grid; however, a fine grid provided higher peak pressures. The present method could be extended to the analysis of a sloshing problem in a complex geometrical configuration using unstructured meshes owing to the features of FEM.

Study on Analysis of Skew Grillage Girder Bridges by Transfer Matrix Method (전달행렬법에 의한 경사 격자교의 해석에 관한 연구)

  • Kim, Yong-Hee;Lee, Yoon-Young;Kim, Kwang-Ho
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
    • /
    • v.9 no.1
    • /
    • pp.159-170
    • /
    • 2005
  • The grid structure is parallel main girders intersected with crossgirder. It distribute the loads to adjoining main girder through the crossgirder when a girder is subjected to a load. grillage girder bridge has high load-carrying capacity, it can save materials and become more economical type of bridge. In this paper, the grillage girder bridge analysis program developed by using the transfer matrix method deals with following problems: the comparision with Leonhardt, Szabo, FEM yang and jung in the analysis of grillage girder bridges, quality of straight and curved bridges with skew angle, forces of straight and curved bridges according to skew angle and bending stiffness/torsional stiffness ratio.

Development of Explicit Dynamic Algorithm for MLS Difference scheme (MLS 차분법을 위한 Explicit 동적해석 알고리즘 개발)

  • Kim, Kyeong-Hwan;Yoon, Young-Cheol;Lee, Sang-Ho
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
    • /
    • 2010.04a
    • /
    • pp.179-182
    • /
    • 2010
  • 본 연구에서는 MLS 차분법을 이용하여 동역학 문제를 해석하기 위한 explicit 동적해석 알고리즘을 제시한다. 격자망이 없는 장점을 부각시키기 위해 이동최소제곱법에 근거한 Taylor 전개로부터 미분근사를 얻고 차분식을 구성했다. 지배 미분방정식의 시간항을 CDM(Central difference Method) 차분하여 빠른 속도로 동적해석을 수행하였다. 수치결과를 통해 본 연구에서 제시한 알고리즘의 정확성과 안정성을 확인할 수 있었다.

  • PDF

Prediction of Aeroelastic Displacement Under Close BVI Using Unstructured Dynamic Meshes (비정렬 동적격자를 이용한 블레이드-와류 간섭에 따른 공탄성 변위예측)

  • Jo, Kyu-Won;Oh, Woo-Sup;Kwon, Oh-Joon;Lee, In
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
    • /
    • v.30 no.8
    • /
    • pp.37-45
    • /
    • 2002
  • A two-dimensional unsteady, inviscid flow solver has been developed for the simulation of airfoil-vortex interactions on unstructured dynamically adapted meshes. The Euler solver is based on a second-order accurate implicit time integration using a point Gauss-Seidel relaxation scheme and a dual time-step subiteration. A vertex-centered, finite-volume discretization is used in conjunction with the Roe's flux-difference splitting. An unsteady solution-adaptive dynamic mesh scheme is used by adding and deleting mesh points to take account of both spatial and temporal variations of the flow field. The effect of vortex interaction on the aeroelastic displacement of an airfoil attached to the idealized two degree-of-freedom spring system is investigated.