• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.7 no.2
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• pp.150-161
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• 1993

원초변수를 이용한 Navier-Stokes 방정식의 수치계산기법을 개발하고, 이를 응용하여 backward facing step의 층류 유동을 계산하였다. 직교좌표계에서의 비압축성 Navier-Stokes방정식을 풀기위해 시간과 공간항을 2차 정도의 유한 차분을 사용하여 이산화하였고 비교차격자계를 사용하여 양해법으로 수치 계산하였다. 운동량방정식과 연속방정식으로 부터 유도된 압력방정식(pressure-poisson equation)을 이용하여 무발산 조건을 만족시켰ㄲ다. Backward facing step의 층류 유동을 100.$\leq$R$_e$$\leq$1000 범위에 대해서 수치 계산하였으며 실험결과와 잘 일치하는 결과를 구할 수 있었다. 특히 step뒤에서 생기는 박리구간의 길이는 다른 계산결과들보다 실험치에 가까운 값을 얻을 수 있었으며, Re가 600보다 클때는 위쪽 벽에 또 다른 박리 유동이 발생되는 현상이 예측되었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2001.05a
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• pp.209-214
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• 2001

RANS 방정식의 수치해법을 사용해서 tractor와 pusher 방식의 포드 프로펠러 주위 점성유동을 계산함으로써 포드형 전동 추진기의 추진 특성을 파악하고자 하였다. 본 연구에 사용한 수치해석 방법을 검증하기 위하여 최근 국내에서 모형 실험이 수행된 포드 프로펠러 형상에 대해 수치계산을 수행하고, 계산으로부터 얻어진 tractor와 pusher 방식의 포드 프로펠러에 대한 단독 성능을 실험 결과와 비교하였다. 또한, 포드에 작용하는 압력 및 프로펠러 날개 주위의 유동을 분석함으로써, 포드가 프로펠러의 추진 성능에 미치는 영향과 tractor와 pusher 추진 방식의 특성을 살펴보았다.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.3 no.1
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• pp.54-62
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• 1998

본 논문은 2차원 해면효과의 수치계산 결과를 정리하였다. 지면으로부터의 높이변화에 따른 점성유동장을 계산하기 위하여 지배방정식으로는 비압축성 RANS 방정식을, 시간에 대하여서는 음해법으로 프로그램을 구성하였다. 압력항은 가상압축성과 4차 수치확산항을 추가하는 것에 의해 계산하였으며, 높은 레이놀즈 수에서의 효과적인 계산을 위해 Baldwin- Lomax 난류모델을 도입하였다. 해면효과가 없는 무한유중에서의 NACA-0012 단면 계산결과를 실험 데이터와 비교하는 것에 의해 프로그램의 타당성을 확인하였다. NACA-6409와 두께 비 4.6%의 날개에 대하여 해면효과를 고려한 계산을 수행하였다. 계산결과, 높이의 변화에 따라 계산된 무차원계수, 압력 및 속도분포는 해면효과의 특성을 잘 보여주고 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 1998.09a
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• pp.12-16
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• 1998

현재 쯔나미의 계산에 있어서 수치계산의 안정성이나, 파형의 재현을 고려하기 위한 기준 등은 제시된 바 있다. 대표적인 예로 CFL 안정조건과 같이 계산의 불안정을 방지하기 위한 기준을 비롯하여 한 파장내에 적어도 20개의 공간격자를 확보하여야 한다는 등의 기준(Shuto,1991)이 그것이다. 또한, 쯔나미의 거동특성 중 하나인 분산현상에 대해서도 Imamura 등(1988)은 수치분산의 영향을 추정하였고, 저차방정식으로부터 고차의 근사해를 구하는 등의 수법을 제안하기도 하였다. (중략)

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2010.02a
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• pp.63.1-63.1
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• 2010

수중구조물에 의한 파랑의 변형을 예측하기 위해 3차원 수치모형을 도입하여 수치모형 실험을 수행하였다. 본 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법을 이용하여 계산하는 동수압 모형으로서, 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(Spatially Averaged Navier-Stokes) 방정식의 해를 구하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형이다. 엇갈림 격자체계에서 유한차분법을 사용하여 지배방정식을 해석하는 모형으로서 수치기법으로 Two Step projection 기법을 사용하여 SANS 방정식을 계산하였으며, Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하고 압력장을 계산하였다. 또한, 자유수면의 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 먼저 선형파를 일정 수심상에서 조파시켜 해석해와 비교한 후 수중구조물이 설치된 지형에 적용하여 파랑의 변형을 수치모의하여 수리모형 실험 결과와 비교 및 분석하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 1999.05a
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• pp.73-78
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• 1999

극초음속 유동장의 정확한 해석을 위해 AUSMPW+ 수치기법과 충격파 포착시 생기는 수치오차를 제거하기 위해 충격파 정렬 기법(Shock-Aligned Grid Technique)을 개발하였다. AUSMPW+ 수치기법은 자체 수치점성이 적은 수치기법으로 점성 경계층 계산시 정확한 계산결과를 보여주며 기존의 AUSM 계열이 가지는 문제점인 물성치의 진동 현상을 제거한 수치기법이다. 원통형과 무딘 물체 주위의 극초음속 유동장 해석을 통해 공력이 진동현상 없이 정확하게 계산됨을 확인하였다. 그리고 충격파 정렬 기법의 특성을 파악하기 위해 충격파 반사문제와 충격파-충격파 상호작용 문제를 해석하여 수치오차 없이 충격파를 포착할 수 있음을 보였다. 또한 화학적 평형 비평형 유동 영역까지 충격파 정렬 격자 기법을 확장하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 1998.05a
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• pp.90-98
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• 1998

본 논문은 2차원 해면효과의 수치계산 결과를 정리하였다. 지면으로부터의 높이변화에 따른 점성유동장을 계산하기 위하여 지배방정식으로는 비압축성 RANS방정식을, 시간에 대하여 서는 음해법으로 프로그램을 구성하였다. 압력항은 가상압축성을 도입 4차 수치확산항을 추가하는 것에 의해 계산하였으며, 높은 레이놀즈수에서의 효과적인 계산을 위해 Baldwin-Lomax 난류 모델을 도입하였다. 해면효과가 없는 무한유중에서의 NACA-0012단면 계산결과를 실험데이터와 비교하는 것에 의해 프로그램의 타당성을 확인하였다. NACA-6409와 두께비 $4.6\%$의 날개에 대하여 해면효과를 고려한 계산을 수행하였다. 높이의 변화에 따라 계산된 무차원계수, 압력 및 속도분포는 해면효과의 특성을 잘 보여주고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.335-335
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• 2021

하천의 홍수터는 평상시 수면위로 노출되어 국민의 여가생활을 위한 공원, 주차장 등으로 활용되다 홍수기 수위가 상승하면 침수되는 하천공간이다. 홍수범람 면적 또는 홍수위 산정을 위한 수치모의 시, 홍수의 평면적인 변화를 분석하기 위해서는 1차원 모의결과와 지형정보를 연계하여 범람면적을 산정하거나 2차원 수치모형의 격자를 대상공간에 대하여 구축한 후 모의를 수행한다. 1차원 수치모형은 계산효율이 우수하고 지류의 합류에 의한 영향을 다수 반영하거나, 긴 구간의 하천단면 구축을 통하여 경계조건이 수치해석 결과에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 그러나 지형의 영향으로 발생하는 국부적인 유속변화와 유향의 평면적인 분포에 의해 발생하는 범람면적의 변화를 반영하기 어렵다. 홍수범람을 고려하여 제작하는 홍수위험지도는 2차원 수치모형의 결과를 기반으로 한다. 2차원 수치모형은 하도의 만곡, 제방의 형상 등과 같은 지형에 의한 유속장의 변화, 흐름영역의 수축 및 확대에 의한 유속의 변화 등을 자세히 반영할 수 있는 장점이 있다. 반면에 수치격자 생성 및 계산결과 도출에 소요되는 시간이 길고 계산영역 설정의 한계로 인하여 경계조건이 흐름해석결과에 영향을 미칠 수 있는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 국내외적으로 1차원과 2차원 수치해석기법을 연계하여 하나의 모형으로 구축한 1-2차원 수치해석 모형이 개발 또는 적용되고 있다. 1-2차원 연계해석기법은 1차원 해석영역과 2차원 해석영역을 연계함에 있어서 흐름방향 연계와 횡방향 연계로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 1차원과 2차원 수치해석을 연계하는 기법에 따라서 발생하는 수치모의결과를 비교하고 적용성을 검토하였다. 수리실험 관측결과가 있는 사례에 모형을 적용한 후, 한강지형에 수치모형을 적용하고 그 결과를 비교한다. 또한, 계산에 소요되는 시간을 비교하기 위하여 2차원 수치격자의 해상도를 다양하게 적용하여 수치실험을 수행한다. 분석결과를 기반으로 홍수위험지도 제작, 홍수위산정 및 홍수예보 등에 새로운 기술의 적용성을 검토한다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.32 no.4
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• pp.38-47
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• 1995

The three-dimensional multi-layer computer simulation technology for tidal current developed in the previous study is updated to a new version. many improvements are achieved by following changes : (1) No-reflection condition is adopted instead of no-gradient condition as an open boundary condition. (2) Time marching algorithm is changed so that velocity and pressure(surface movement) might be salved in turn at different time step (3) Convection term in equation of motion is estimated by upwind differencing scheme instead of central differencing. The stability is improved considerably and the steady state is achieved within 2 tidal periods which is about 3 times shorter than that of the old version. Moreover, fluctuations in time disappeared by introducing the new time marching technique. An application to the real near shore area(near Inchon harbor) is performed by the new version. Simulated results are compared with those by the simulation total developed in the University of Tokyo. Validity and effectiveness of the two simulation technologies are chocked through the comparative research works.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.39 no.4
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• pp.1-10
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• 2002

For the time-domain simulation of incipient breaking waves, usually the boundary integral method has been used so far, and it seems to be successful except a problem of too much computation time. The present paper shows a new computation technique for the simulation of breaking wave experiment. This technique uses the high-order spectral/boundary element method and the boundary integral method in sequence, and reduces the computation time remarkably. The wave generation and energy focusing process is efficiently simulated by the high-order spectral/boundary element method. Only the wave over-turning process is simulated by the boundary integral method. In the example calculation result, salient features of breaking waves such as high particle velocities and accelerations are shown.