• 한국전산유체공학회지
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• 제15권3호
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• pp.73-80
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• 2010

In this paper, we present the exact Riemann solver for the compressible liquid-gas two-phase shock tube problems. We hereby consider both isentropic and non-isentropic two-phase flows. The shock tube has a diaphragm in the mid-section which separates the liquid medium on the left and the gas medium on the right. By rupturing the diaphragm, various waves are observed on the phasic field variables such as pressure, density, temperature and void fraction in the form of rarefaction wave, shock wave and material interface (contact discontinuity). Both phases are treated as compressible fluids using the linearized equation of state or the stiffened-gas equation of state. We solve several shock tube problems made of a high/low pressure in the liquid and a low/high pressure in the gas. The wave propagations are well resolved by the exact Riemann solutions.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.1-11
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• 2010

압축성 실제 기제 유동 해석에 필수적인 음속의 정의에 대하여 다시 한 번 살펴보고, 열역학적으로 정의되는 음속(이하, 열역학 음속)과 특성 변수 해석을 통하여 정의되는 음속(이하, 고유 음속)을 일반화된 상태 방정식에 대하여 유도하였으며, 압력과 온도, 밀도가 선형적으로 비례하지 않는 실제 기체의 경우 열역학 음속과 특성 음속은 다소의 차이가 있음을 확인하였다. 이 과정에서 Roe의 근사 리만 해법을 다시 유도하여 실제 기체 효과의 수정이 필요한 부분을 살펴보았다. Roe의 근사 리만 해법과 AUSM 플럭스 분할 기법에 열역학적 음속과 특성 음속을 적용하여 비교한 경우 대체로 큰 차이는 없으나 특정한 경우 열역학 음속은 AUSM 방법의 경우 불안정성을 유발하기도 하였다. 수치 기법의 수학적 일관성의 측면에서도 특성 음속을 이용하는 것이 타당한 것으로 보인다. 이상의 방법은 다차원 문제에도 일관된 확장이 가능하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.256-256
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• 2021

Saint-Venant 방정식은 수평규모가 수심규모보다 큰 천수흐름을 기술하는 수리동역학 모형으로 지난 수십년간 공학적 분야에서 널리 이용되어 왔다. 최근에도 기후변화에 따른 도시 홍수의 위기 증대로 홍수위기관리의 관심이 높아짐에 따라 홍수파(flood wave), 도시침수(urban inundation), 돌발홍수(flash flood) 등의 신속한 예측을 위한 Saint-Venant 방정식의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 도시와 같은 인공구조물이 즐비한 상황에서 천수흐름을 해석하는 고전적인 수치해법들은 다양한 불연속 지형들의 존재로 인하여 불안정하며 지배방정식의 정해로 수치해가 잘 수렴하지 않는 문제가 있다. 지난 수년간 이를 해결하기 위해 불연속한 지형을 안정적으로 해결할 수 있는 수치기법의 연구가 진행되어 왔으나, 정해로의 수렴성, 정확성에 관하여 연구가 부족한 실정이다. 본 연구는 수치해법의 주요 구조를 구성하는 Saint-Venant 방정식의 불연속한 지형조건에 대한 리만 문제의 정해를 연구하였다. 쌍곡선형 시스템의 특징을 고려하여 요소파들(elementary waves)의 공식을 유도하였는데, 질량과 에너지의 보존법칙에 위배되지 않으며 운동량이송부의 비선형성과 지형의 불연속에 의한 비엄격성을 고려할 수 있는 조건을 제시하였다. 또한, 유도된 요소파들을 바탕으로 L-M & R-M 커브이론(Han et al. 2014)을 사용할 수 있는 조건과 당위성을 증명하였고, 이를 바탕으로 Saint-Venant 방정식의 정해법을 구성하였다. 리만문제의 다양한 초기조건들을 바탕으로 모든 경우의 정해 구조를 조사하였고, 이를 통해 불연속 지형에 대한 Saint-Venant 지배방정식의 정해가 다수해를 갖을 수 있음을 보였으며, 이를 근사할 수 있는 수치기법의 전략을 소개하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1383-1393
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• 2014

최근, 급속한 컴퓨터 하드웨어의 성능 향상과 전산유체역학 분야의 이론적 발전으로, 고차 정확도의 수치기법들이 계산수리학 분야에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 1차원 천수방정식에 대한 수치 해법으로 TVD Runge-Kutta 불연속 갤러킨(RKDG) 유한요소법을 적용하였다. 대표적인 천이류(transcritical flow)의 예로 순간적인 댐 붕괴에 의한 댐 붕괴류(dam-break flow) 흐름과 지형변화에 의한 천이류를 모의하였다. 리만(Riemann) 근사해법으로 로컬 Lax-Friedrichs (LLF), Roe, HLL 흐름률(flux) 기법을 사용하였고, 불필요한 진동을 제거하기 위하여, 기울기 제한자로서 MUSCL 제한자를 사용하였다. 개발된 모델은 1차원 댐 붕괴류와 천이류에 적용하였다. 수치해석 결과는 해석해, 수리실험 결과와 비교하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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• pp.16-16
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• 2000

충격파를 포함하는 초음속 유동을 해석하는 수치해법 중에서 많이 사용되어진 것은 엄밀 및 근사 리만 해법과 플럭스 분할 기법들로서 이들은 Euler 방정식에 기반을 두고 선형 또는 비선형파의 상호작용을 풍상 차분법으로 기술하는 방법들이다. 이러한 수치기법들은 과거 광범위하게 사용되어 왔으나 최근 여러 가지 단점이 발견되었다. 이와 같은 문제점을 극복하고자 입자의 통계적인 운동을 기술하는 기체 운동론에 근거하여 BGK 수치기법이 제시되었다. 이는 비충돌 볼츠만 방정식으로부터 입자의 수준에서 플럭스 분할 기법 형태의 풍상차분법을 구현하는 것으로 볼츠만 방정식의 충돌항을 BGK 모델로 대치하고 이것의 적분해로부터 수치 플럭스를 구한다. 이 수치기법은 기존의 리만해법에 비하여 수치적으로나 물리적으로 매우 타당한 성질인 강건성, 정확성, 엔트로피 조건, 양수보존성 등을 가지고 있음이 밝혀졌다. 이와 같은 수치기법을 사용하여 로켓 노즐 내의 아음속, 천이음속, 초음속에서의 유동장 해석을 위한 프로그램을 작성하였다. 시간 적분에 대하여는 정상 상태의 계산을 위하여 내재적 시간 적분 방법을 사용하였으며, 공간 이산화 방법으로는 임의의 제어체적에 대하여 적분형 보존 방정식을 적용하는 유한 체적법을 사용하였다. 초음속 입구 유동과 출구에서 초음속과 저음속 유동의 두가지 경우를 고려하여 얻은 결과를 기존의 연구 결과와 비교하여 본 결과 잘 일치하였다. 입구 유동이 저음속이고 출구 유동이 초음속인 경우에 대하여도 해석결과가 실험결과와 잘 일치하였다. 상대적으로 낮은 온도, 압력 조건과 높은 온도, 압력 조건을 가지는 고체 로켓 모터 노즐 내의 유동을 해석하였다. 이들 해석 결과를 전압, 전온도로 표준화시킨 결과 서로 일치하였으며, 파라서 저온, 저압에서 얻은 결과도 표준화시킬 경우, 고온, 고압에서도 사용될 수 있음을 알 수 있었다.의 영향에 초점을 맞추었다.다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.가 작으며, 본 연소관에 충전된 RDX/AP계 추진제의 경우 추진제의 습기투과에 의한 추진제 물성 변화는 미미한 것으로 나타났다.의 향상으로, 음성개선에 효과적이라고 사료되었으며, 이 방법이 편측 성대마비 환자의 효과적인 음성개선의 치료방법의 하나로 응용될 수 있으리라 생각된다..7%), 혈액투석, 식도부분절제술 및 위루술·위회장문합술을 시행한 경우가 각 1례(2.9%)씩이었다. 13) 심각한 합병증은 9례(26.5%)에서 보였는데 그중 식도협착증이 6례(17.6%), 급성신부전증 1례(2.9%), 종격동기흉과 폐염이 병발한 경우와 폐염이 각 1례(2.9%)였다. 14) 식도경 시행회수는 1회가 17례(54.8%), 2회가 9례(29.0%), 3회 이상이 5례(16.1%)였다.EX>$IC_{50}$/ 값이 210 $\mu\textrm{g}$<

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.145-156
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• 2011

본 연구에서는 자연하천의 흐름에서 흔히 발생하는 천이류, 불연속류, 마른하도로의 파의 전파 등을 포함하는 복잡한 흐름을 해석하기 위한 고정확도 2차원 수치모형을 개발하였다. 하상경사항을 효율적으로 처리하기 위해 quasi-steady wave propagation 기법을 적용하여 해당 격자에 대한 생성항의 영향을 효율적으로 반영함으로써 쌍곡선형 적분 보존형의 2차원 천수방정식을 해석하였다. Fractional Step Method를 적용한 유한체적기법의 사용을 위해 HLL Riemann 해법을 이용하여 흐름률을 계산하였고, 시간 및 공간에 대한 2차 정확도를 만족하기 위해 MUSCL 기법을 적용하였다. 2차 정확도의 사용으로 불연속지점에서 발생하는 수치진동은 TVD 기법 적용을통해 제어하였다. 개발된모형은 2차원 제방 붕괴 및 댐하류부에 구조물이 존재하는 경우의댐 붕괴 모의를 통해실측치와의 검증을 실시하였다. 또한 하류부에 역경사가 존재하는 경우의 댐 붕괴 모의를 통해 실측치와 비교함으로써 생성항의 영향에 대한 모형의 적용성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권6호
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• pp.429-445
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• 2008

Two-phase compressible flow fields of air-water are investigated numerically in the fixed Eulerian grid framework. The phase interface is captured via volume fractions of each phase. A way to model two phase compressible flows as a single phase one is found based on an equivalent equation of states of Tait's type for a multiphase cell. The equivalent single phase field is discretized using the Roe‘s approximate Riemann solver. Two approaches are tried to suppress the pressure oscillation phenomena at the phase interface, a passive advection of volume fraction and a direct pressure relaxation with the compressible form of volume fraction equation. The direct pressure equalizing method suppresses pressure oscillation successfully and generates sharp discontinuities, transmitting and reflecting acoustic waves naturally at the phase interface. In discretizing the compressible form of volume fraction equation, phase interfaces are geometrically reconstructed to minimize the numerical diffusion of volume fraction and relevant variables. The motion of a projectile in a water-filled tube which is fired by the release of highly pressurized air is simulated presuming the flow field as a two dimensional one, and several design factors affecting the projectile movement are investigated.

• 천문학회보
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• 제38권1호
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• pp.75.1-75.1
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• 2013

자체의 중력 효과를 고려하는 구대칭 완전 유체 전산모사 연구를 위해 일반상대론적 유체역학 코드를 이 분야 연구자들을 위한 공개용으로 개발하였다. 이 코드는 3+1 ADM(Arnowitt-Deser-Misner) 공식과 등방 공간 좌표를 사용하였다. 시공간 기하를 구하기 위해 극한값 썰기 (maximal slicing) 조건과 함께 세 개의 제한 방정식을 풀었고, 시공간을 채우는 물질인 유체는 근사 리만 해법을 사용한 HRSC (high resolution shock capturing) 기법으로 오일러 관찰자 시점에서 풀었다. 이 코드의 수렴성과 정확성을 검증하기 위해 상대론적인 구대칭 충격파 비교 분석, 블랙홀로 빨려 들어가는 상대론적 구대칭 강착, TOV(Tolman-Oppenheimer-Volkoff) 별 및 OS (Oppenheimer-Snyder) 붕괴 코드 테스트를 수행하였다. 특히, 이 코드의 동적 진화 테스트인 OS 붕괴의 경우 해석적인 해와 결과를 비교하기 위하여 좌표변환을 수치 계산으로 수행하였다. 아인슈타인의 일반상대성 이론을 넘어서는 변형된 중력이론 중 하나로 최근 제시된 EiBI(Eddington-inspired Born-Infeld) 이론에서 TOV 별의 해가 일반상대성 이론과 어떠한 차이를 보이는지 살펴 보았고, 그 이론에서도 물질이 붕괴하여 블랙홀을 만드는 경우 특이점이 형성되는지 고찰해 보았다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권2호
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• pp.15-22
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• 2018

7개의 방정식으로 구성된 DIM을 사용하여 압축성 다상 유동에 대해 연구하였다. 액체와 기체의 상세한 경계면 유동 구조를 얻기 위해 5 차의 MLP와 변형된 HLLC 근사 리만 해법을 포함하는 고차 수치기법이 구현되었다. 수치 방법의 유효성 검증을 위해 물과 공기로 구성된 다양한 1차원 충격관 문제를 해석하였고, 불연속면에 대해 뛰어난 해상도를 얻을 수 있었다. 마하수 1.22의 충격파 조건에서의 2차원 공기-헬륨 기포에 대한 충격파 상호 작용을 수치 해석하였고, 충격파 현상들을 잘 모사하였으며 실험결과와 비교 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권6호
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• pp.449-456
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• 2021

본 연구에서는 저마하수 예조건화 기법이 적용된 기존 압축성 해석자의 해석 범위를 최소한의 수정으로 비압축성 유동해석이 가능하도록 확장하는 전략을 제시하였다. 이를 위해 압축성 총 에너지 방정식과 동일한 형태의 에너지 방정식을 사용하였다. 이러한 에너지 방정식은 비압축성 지배방정식인 연속방정식, 열에너지 방정식과 역학적 에너지방정식의 선형 조합을 통해 얻어진다. 이렇듯 압축성 방정식과 동일한 형태를 갖는 비압축성 지배방정식에 시간 전진 기법을 적용하기 위해 Turkel의 가상 압축성 기법을 적용하였다. 또한 Roe 평균이 공통의 압축성/비압축성 지배방정식에서 모두 유효함을 보였다. 압축성 해석자에 위 내용을 적용하여 비압축성 해석이 가능하도록 확장하는 과정은 본래의 압축성 해석자를 이용한 압축성 해석에 아무런 영향이 없다. 확장된 해석자를 통한 비압축성 해석 검증을 위해 비점성, 층류 그리고 난류 유동에 대한 순차적 해석을 수행하였다.