• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.45-45
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• 2015

고전전인 천수방정식을 적용한 도시침수 해석모형에서 건물의 영향을 고려한 정확한 해석을 수행하기 위해서는 고해상도 격자가 요구되며 이는 계산시간의 증가가 야기된다. 고전 천수방정식을 적용한 도시침수해석 모형의 이러한 문제점을 극복하기 위해서 본 연구에서는 도시지역에 존재하는 건물 체적에 레이놀즈 이송이론을 적용한 수정 천수방정식을 제안하고, 제안 천수방정식을 이용한 효율적인 2차원 도시침수해석 모형을 개발하였다. 도시지역의 침수 모델링을 위해 고전 천수방정식은 건물을 고려하기 위해 고해상도 격자를 사용하는 것과 달리 수정 천수방정식은 건물의 영향을 매개변수화함으로서 저해상도 격자의 사용에도 고전 천수방정식과 유사한 정확도를 얻을수 있다. 건물의 영향을 매개변수화하기 위해서는 건물로 인한 저류와 흐름방향의 변화를 지배방정식이 고려할 수 있도록 수정하였다. 즉. 수정 천수 방정식은 고전 천수방정식을 기본으로 하여 건물의 저류영향을 고려하기 위해 각 계산격자에 적용되는 체적 매개변수와 건물의 흐름방향을 고려하기 위해 흐름방향과 직각방향에 위치한 선분(격자를 구성하고 있는 경계선)에 적용되는 면적 매개변수가 추가된다. 수정 천수방정식을 검증하기 위해 개발모형을 건물이 균일하게 위치한 실험하도와 비균일하게 위치한 실험하도에 적용하고 그 결과를 고전 천수방정식을 사용한 계산결과 및 계산시간과 비교함으로서 개발모형의 정확성과 효율성을 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.148-148
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• 2011

Riemann 문제는 천수방정식과 같은 쌍곡선형 방정식과 단일한 도약에 의해 불연속인 어떤 점의 좌 우에서 상수인 자료로 구성되는 초기치 문제로서 그 해법은 Godunov 방법과 같이 정확해에 의하면 정확 Riemann 해법, 근사 기법에 의하면 근사 Riemann 해법으로 불린다. 지금까지 이용되는 근사 Riemann 해법으로는 1981년에 P. L. Roe가 제안한 Roe의 선형화 기법과 1983년에 A. Harten, P. D. Lax, 그리고 B. van Leer가 제안한 HLL 기법의 수정 기법들이다. 최대 및 최소 파속만 고려하는 것으로 알려진 HLL 기법은 1988년에 B. Einfeldt의 제안에 의해 두 파속의 결정에서 Roe의 선형화 기법에 따른 고유치와 비교하는 것으로 수정되었다(HLLE 기법). 또한, 1994년에 E. F. Toro 등은 접촉파를 고려하기 위해 선형화된 지배방정식의 정확해로부터 중앙 파속을 고려하는 기법을 제안하였고, 이를 HLLC 기법으로 불렀다. 2002년에 T. Linde는 중앙 파속을 평가하기 위해 일반화된(수학적) 엔트로피 함수를 도입하였으며, van Leer는 이를 HLLL 기법으로 불렀다. 이 기법에서는 접촉파의 평가를 위해 보존변수에 대한 일반화된 엔트로피 함수로부터 중앙 파속이 유도되며, 이것과 특성 속도의 비교를 통해 최대 및 최소 파속이 결정된다. 따라서 이 기법에서는 모든 파속이 초기치로부터 결정되므로 HLLE 기법과 달리 Roe의 선형화 기법과 완전히 결별되고 HLLC 기법과 달리 정확해에 의존되지 않는 점에서 HLLL 기법은 모태인 HLL 기법의 온전한 계승으로 볼 수 있다. HLLL 기법은 여러 분야에 적용된 바 있으나, 수공학 분야에 적용된 사례는 알려진 바 없다. 이는 천수방정식에 대한 (물리적) 엔트로피 함수가 명확하지 않기 때문인 것으로 보인다. 이 연구에서는 보존변수로부터 정의되는 총 에너지를 일반화된 엔트로피 함수로 간주하여 모형을 구성하고, 정확해가 알려진 1차원 문제에 대해 적용성을 검토하였다. 정확해가 알려진 경우에 대해 모의한 결과, 1차 정도 수치해의 한계에도 불구하고, HLLL 기법의 결과는 대체로 정확해와 잘 일치하였으며 그 외의 HLL-형 기법의 그것에 비해 우수한 것으로 나타났다. 특히, 물이 빠져 바닥이 드러나는 상태에 대한 접촉 파속의 추정에서 Riemann 불변량을 이용하는 HLLC 기법에 비해 물이 빠지는 전선을 더 정확하게 포착하는 HLLL 기법의 결과는 매우 고무적이었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.12
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• pp.1177-1185
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• 2014

This study suggests a new hydrostatic pressure distribution corrected for nonuniform flow over a channel of large slope. For analyzing shallow-water flows over large slope accurately, it is developed a finite-volume model incorporating the pressure distribution to the shallow water equations. Traveling speed of the hydraulic jump downstream a parabolic bump in the drain case is quite reduced by the weakened bottom gradient source term in the model with the pressure correction. In simulating the dam-break flow over a triangular sill, it is identified that the model with pressure correction could capture the water surface by the digital imaging measurements more than the model without that. Due to the pressure correction decreasing the reflected flows on and increasing overflows over the sill, there are good agreements in the experiment and the simulation with that. Therefore, this model is expected to be applied to such practical problems as flows in the spillway of dam or run-up on the beach.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.21 no.1
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• pp.39-44
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• 2009

To improve the accuracy of numerical simulation of wave trans- formation across the surf zone, nonlinear shoaling effect based on Shuto's empirical formula and breaking mechanism are induced in the elliptic modified mild slope equation. The variations of shoaling coefficient with relative depth and deep water wave steepness are successfully reproduced and show good agreements with Shuto's formula. Breaking experiments show larger wave height distributions than linear model due to nonlinear shoaling but breaking mechanism shows a little bit larger damping in 1/20 beach slope experiment.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.3
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• pp.279-290
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• 1998

The height and speed of the shock wave are critical data in flood-control operations or in the design of channel walls and bridges along rivers with high flow velocities. Therefore, a numerical model is needed for simulating flow discontinuity over a wide range of conditions. In this study, a governing equation. As a Riemann solver Roe(1981)'s one is used. The model employs the modified MUSCL for handling the unstructured grids in this research. this model that adopts the explicit tradditional twl dimmensional dam break problems, two hydraulic dam break model is simulations, and a steady state simulation in a curved channel. Conclusions of this research are as follows : 1) the finite volume method can be combined with the Godonov-type method that is useful for modeling shocks. Hence, the finite volume method is suitable for modeling shocks. 2) The finite volume model combined with the modified MUSCL is successful in modeling shock. Therefore, modified MUSCL is proved to be valid.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.40-41
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• 2011

동해를 전파하는 지진해일은 세계적으로 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 이에 비해 먼 거리를 전파한다. 그러므로 동해에서 발생한 지진해일의 전파에 대한 해석을 수행할 때 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 따라서 지배방정식으로 분산 효과가 충분히 고려된 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항에 분산 보정계수를 이용하여 선형 Boussinesq 방정식의 물리적 분산항과 같은 형태로 나타나도록 유도하여 수치모의를 수행하였다. 그러나 기존에 사용한 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 통하여 유도된 것으로, 수심에 변화가 있는 실제 지형을 통과하는 지진해일에 대한 수치모의를 수행한 결과의 정확도에 문제가 생길 수 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 발생할 수 있는 수심 변화에 따른 오류를 개선하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정을 이용하여 지배방정식을 유도하였으며, 이로 인해 발생하는 수심 변화가 고려된 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 그리고 적용성을 높이기 위하여 수치모의 기법의 제한을 최소화하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서 제안한 수정 기법이 수심이 변화하는 지형을 전파하는 지진해일 수치모의 과정에서 경사에 대한 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용한 가상 지진해일을 원형 천퇴 지형에 통과시켰다. 본 연구에서 사용한 지형을 통과하는 Gaussian hump에 대한 해석해를 구하는 방법이 존재하지 않으므로, Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 사용하여 동일한 조건 하에서 수치모의를 수행하였다. 비교 결과를 통하여 본 연구에서 제안한 기법의 정확도 향상을 확인하게 되면, 실제 지형을 통과하는 지진해일의 수치모의에 대한 활용성을 높일 수 있을 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.5
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• pp.289-302
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• 2017

DFB (Divergence Form for Bed slope source term) was rigorously derived and the error of mDFB using mean water depth at the cell face in DFB was clearly demonstrated. In addition, DFB technique turned out to be an exact method to the bed slope source term. The existing volume/free-surface relationship to the PSC (Partially Submerged Cell) has been corrected. It was discussed that treatment for the partially submerged edge is required to satisfy the C-property in PSC. It is expected that this study will provides a more accurate means in analyzing the shallow water equations with the approximate Riemann solver.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 1996.10a
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• pp.172-175
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• 1996

외해로부터 해안선부근으로 이동하는 파랑은 해저협곡 및 대륙붕과 같은 해저지형의 변화, 방파제와 같은 해안구조물과의 상호간섭 및 파랑상호간의 비선형효과 등에 의해 굴절, 회절, 천수 및 쇄파 등과 같은 변화를 경험한다. 파랑변형의 원인이 되는 여러 변화 중에서 흥미 있고 연구할 가치가 있는 물리적 현상중의 하나는 Bragg 반사이다. (중략)

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.1
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• pp.105-117
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• 2010

This paper presents a new and simple technique to perform MUSCL reconstruction for solving 2D shallow water equations. The modified MUSCL scheme uses weighted area ratio to apply non-uniform grid in stead of the previous method that equally distributed the difference of conservation variables to each interface. The suggested method can physically reconstruct conservation variables in case of uniform grid as well as non-uniform grid. In this study, Unsplit scheme applicable to unstructured grid is used and efficient slope limiter of TVD scheme is used to control numerical oscillation which can be occurred in modified MUSCL scheme. For accurate and efficient treatment of bed slope term, the modified MUSCL scheme is coupled with the surface gradient method. The finite volume model applied to suggested scheme is verified through a comparison between numerical solution and laboratory measurements data such as the simulations of isolated building test case and Bellos's dam break test case.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.27 no.6
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• pp.406-418
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• 2015

The present modified FUNWAVE-TVD model, which is a modification to its previous version 2.1, is applied to solitary wave propagation and is tested against the experiments of Vincent and Briggs(1989) and Luth et al.(1994). The eddy viscosity breaking scheme is used for comparison with the existing study in the case of breaking experiment. The symmetry of wave-induced current is maintained when the modified model is employed to Vincent and Briggs(1989) breaking experiment, but the symmetry of wave-induced current in previous model is not maintained. A better agreement with the breaking experimental data is obtained in the modified model using eddy viscosity breaking scheme than the shock capturing breaking scheme using nonlinear shallow water equation. For comparison with the schemes in the model, the fourth order MUSCL-TVD scheme by Erduran et al.(2005) and the third order MUSCL-TVD scheme using minmod limiter is applied, and the numerical solutions of solitary wave are compared.