• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1258-1262
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• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.247-247
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• 2021

국내외적으로 하도 내의 흐름을 해석하기 위해 다양한 2차원 흐름해석 모형이 적용되고 있다. 2차원 흐름해석 모형은 기존의 1차원 흐름 해석 모형에서 해석하기 어려운 확산형 홍수파 해석에 강점을 가지고 있어 도심 하천의 외수 범람 예측 등에도 사용되고 있다. 하지만 복잡한 지형 형상을 어떻게 격자로 구성하는가에 따라 해석의 효율성과 정확성이 크게 좌우된다. 초기의 2차원 흐름해석 모형은 주로 정형격자 기반의 단순한 셀을 제작하여 구동되었다. 하지만 매우 빠른 유속과 복잡한 형상을 반영하기 위해서는 전체 격자를 조밀하게 구성할 필요가 있으므로 계산 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 그렇기 때문에 대안으로 삼각망과 혼합망 등 비정형 격자를 사용하여 필요한 구역만 격자를 조밀하게 구성하는 방법을 사용하고 있지만 이 방법 또한 추가적인 계산 과정에 따른 계산 시간의 증가가 필연적이다. 따라서 최근에는 정형격자와 비정형격자에 대하여 wet-dry front matrix 최적화, 절점제거법 등 다양한 기법을 통하여 계산 효율을 향상시키고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 HLLC Rimann solver와 2차 정확도 기법인 MUSCL-Hancock Method를 적용한 유한체적기반 천수방정식을 기반으로 다양한 격자 구성에 따른 2차원 흐름해석 모형의 효율성 분석을 수행하고, 이를 통해 최적의 흐름해석 방안을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.198-201
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• 2010

지형이 불규칙한 자연하천에 대해 2차원 격자를 구성할 경우, 사각형 격자만을 사용한다면 지류와 본류의 합류부분에서 격자의 처리가 어려운 문제가 발생할 수 있으며, 삼각형 격자만을 사용하여 지형을 처리한다면 격자수가 많아져 계산시간이 다소 많이 소요되는 어려움이 존재할 수 있다. 혼합격자의 적용이 가능하다면 이러한 어려움은 어느정도 극복할 수 있다. 본 연구에서는 1차정확도 기법인 HLLC 기법을 적용하고, 지형이 복잡한 자연하천에 대한 격자처리의 유연성을 위해 삼각형 및 사각형 격자 그리고 이 두 격자가 혼용된 혼합격자의 적용이 가능한 2차원 유한체적모형을 개발하였다. 그리고 개발모형을 수리모형 실험을 통해 얻어진 실험자료가 존재하는 실험하도 및 실제 자연하천에서의 댐 붕괴에 대해 적용하여 결과를 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.402-407
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• 2006

본 연구는 곡선좌표계에서 유한차분기법(finite difference method)을 이용하여 2차원 흐름이 모의가능한 수치모형을 개발하는 것이다. 기존의 연구는 대부분 직교좌표계(cartesian coordinate system)에서의 격자망을 대상으로 개발되고 적용되었기 때문에 불규칙한 흐름의 경계 및 형상을 올바로 표현하기 어려웠다. 유한요소법이나 유한체적법같은 수치모의기법들이 개발되어 비구조격자체계를 구성하고 자연현상에 가까운 경계 표현할 수 있도록 개발되었다. 하지만 위의 기법들은 질량과 운동량과 같은 물리량을 보존하기 위해서 매우 조밀한 격자체계를 가져야만 한다. 이에 본 연구에서는 기존의 문제점들을 해결하기 위하여 곡선좌표계(curvilinear coordinate system)를 이용하여 지배방정식을 표현하고 2차원 흐름을 모의할 수 있는 모형을 구축한다. 수치모형은 leap-frog기법과 1차 정확도의 풍상차분기법(upwind scheme)을 사용하여 구성하였다. 본 연구에서 개발된 모형을 사각수조 및 만곡수로흐름에 적용하여 모의결과를 해석해 및 실험관측값과 비교하였다. 이로부터 본 수치모형이 해석해 및 실측치와 잘 일치하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1995년도 제5회 학술강연회논문집
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• pp.87-96
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• 1995

인공위성의 궤도진입에 사용되는 액체추진제 로켓엔진의 개발에서 분사기 설계를 적절히 수정, 보완 할 목적으로 수행된 핵심부품별 유동해석의 내용이 기술되었다. 단일 격자계를 구성하기 어려운 복잡한 형상의 분사기 유동장에 대한 격자계 구성을 용이하게 하고, 3차원의 점성 유동해석을 컴퓨터 기억 용량에 제한없이 수행하기 위한 다중블럭 격자기법이 사용되었다. 분사기의 내부유동은 3차원 비압축성 Navier-Stokes 방정식으로 pseudocompressibility 방법을 이용하여 수치모사되었다. 정상상태의 해는 근사 인자분해에 의한 ADI 기법으로 계산되고, 공간미분항에 대해 nonstaggered 격자계에서 2차 중앙차분을 사용하며 수치해의 안정성을 위해 인공점성항을 추가하였다. 난류계산을 위해 Baldwin- Lomax의 대수적 난류모델에 다수의 벽면효과를 고려하였다. 해석결과는 분사기의 성능에 영향을 미칠 수 있는 유동조건에 따라 분석되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권8호
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• pp.1-7
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• 2006

본 연구에서는 3차원 비정렬 중첩격자계를 이용한 서로 겹쳐진 물체들 간의 상대운동 해석기법에 대한 연구를 수행하였다. 홀 컷팅 과정에서 격자요소를 구성하는 모든 격자점들이 다른 물체의 내부에 위치하는 물체 경계의 격자요소들을 계산에서 제외하였고, 일부분이 다른 물체의 내부에 위치하는 격자요소들은 계산영역에 포함하였다. 비정상 유동의 계산을 위해 계산에서 제외되는 비활성 격자요소들에 내삽과 외삽을 통해 적절한 유동값을 부여하여, 상대운동이 진행됨에 따라 다음 시간단계에서 새롭게 활성 격자로 분류될 때 이전 시간에서의 유동값으로 이용될 수 있도록 하였다. 해석기법을 이용하여 기존에는 해석이 불가능했던 3차원 날개의 내부에서 발사체가 사출되는 운동과 발사체의 동체에서 다수의 핀이 전개되는 운동을 해석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.55-58
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• 2009

본 논문에서는 독립적으로 구성된 유한요소 모델을 결합하기 위하여 계면에서 불일치 격자들을 처리하는 기법을 소개하고자 한다. 불일치 격자들로 인하여 요소들의 침투와 틈이 발생할 수 있고 일반적인 유한요소를 사용하면 계면에서 변위의 연속성과 하중전달 조건들을 만족시키기가 불가능하게 되는데 계면에서 정의된 계면요소를 사용하여 결합을 위한 조건들을 만족시킬 수 있게 된다. 요소들의 침투와 틈이 없는 연속적인 계면을 정의하고 여기에 부합하는 계면요소를 구성하며 유한요소 형상함수와 다른 계면요소 형상 함수를 사용하게 되면 독립적으로 구성된 분리 영역들을 자연스럽게 결합할 수 있게 된다. 계면요소는 연속성, 적합성, 완전성 등에서 유한요소와 유사한 특성을 갖으며 추가적인 자유도 없이 불일치 격자를 결합하게 된다. 계면요소법을 사용하여 분리된 영역의 결합이나 전체-국부 해석 그리고 유체-구조물 상호작용해석 등에 적용되어 유용한 방법으로 사용될 수 있게 된다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1995년도 추계 학술대회논문집
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• pp.90-103
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• 1995

최근 전산 유체 역학은 Navier-Stokes 방정식을 보다 복잡한 유동장 형상에 대해 풀 수 있을 만큼 발달해 왔으나 아직도 유동장 형상이 복잡할 때는 많은 애로를 느끼고 있다. 특히 격자 구성 문제에 있어서 많은 시간과 노력을 기울이고 있으며 심지어 격자 구성 문제를 해결하지 못해 유동해석을 하지 못하는 경우가 많은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 주로 내부 유동인 변형 도관를 예로 유동장 형상에 따라 격자구성이 어떻게 달라지는가를 살펴 보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2B호
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• pp.121-129
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• 2009

본 연구는 효율적이며 정확한 격자생성기법인 분할격자기법을 이용하여 댐붕괴 흐름을 수치모의한다. 분할격자기법은 부분적으로 비구조격자를 사용하지만, 대부분의 흐름영역을 균일한 크기의 Cartesian 격자로 이산화한다. HLLC Riemann 근사해법과 TVD-WAF기법의 유한체적기법을 적용하여 흐름률을 계산하고 분할격자의 영역을 위한 수치모형을 구성한다. 수치모형을 검증하기 위하여 이상적인 하도에서의 정상류, 불균일하도에 의해 형성되는 정상류 및 사각형수조의 자유진동흐름을 모의하여 해석해와 비교하였다. 마지막으로, 실험수로에서 발생한 댐붕괴파의 흐름을 모의하여 관측값과 비교하여 정확하고 안정된 결과를 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.85-94
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• 2002

본 연구에서는 Bubble Mesh 기법을 이용한 적응적 최적 절점생성기법을 제안하고 이를 Element-free Galerkin 방법에 적용하였다. 무요소방법에서 제안된 일반적인 적응적 절점배치방법의 경우 적분격자를 이용하기 때문에 그 절점의 분포가 평가된 오차를 정확히 반영하지 못하고 불균등한 세분화로 인해 주변 절점분포와 급격한 절점밀도의 차이를 보이게 되어 추가적인 해석오차를 유발한다. 본 연구에서는 평가된 오차의 분포와 적분격자를 따라 구성된 불균등한 초기절점배치를 최적삼각격자 구성기법인 Bubble Mesh 기법을 이용하여 최적화 시키는 적응적 절점구성기법을 제안하였다. 절점의 불균등한 배치에 따른 추가적인 오차의 발생현상을 보이기 위해 1차원 문제를 해석하였고 본 연구에서 제안된 Bubble Mesh 기법을 이용한 적응적 무요소해석법의 적용성을 보이기 위해 2차원 문제를 해석하였다.