• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.244-244
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• 2021

난류흐름 거동은 지형이나 수공구조물과 같은 고체 경계면의 변화에 민감하게 반응하며 특징 또한 다양하다. 보나 여수로 등과 같은 단차 구조물을 통과하는 흐름은 구조물의 모서리 같은 흐름 경계면이 급변하는 지점에서는 흐름분리(flow separation)가 발생하는 것이 특징이다. 이러한 흐름분리로 인해 전단층이 발생하며 흐름 재순환(recirculation)이 구조물 하류부에 형성된다. 이 연구에서는 낙차공 형식의 단차 구조물 하류부에서의 흐름 거동을 이해하기 위해 CFD모델링을 통하여 계산된 3차원 유동장을 분석한다. 난류 모의는 하이브리드 LES(large-eddy simulation)/RANS 계산 기법인 IDDES(improved delayed detached-eddy simulation)기법을 적용한다. IDDES의 기본 모형으로는 k-ω SST모형과 Spalart-Allmaras모형을 이용하여 두 모형의 성능을 평가한다. 자유수면의 변동은 VoF(volume of fluid)기법을 이용하여 계산하며, 각 지배방정식은 최소의 수치분산을 유지하면서 수치해의 안정성을 확보할 수 있는 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 이산화하였다. 수치해석 결과는 레이놀즈수 23,400과 후르드수 0.22의 조건에서 기존에 계측된 자료와 비교하여 수치모형의 정확도를 평가하고 하상 단차 하류부에서의 흐름 거동 특성을 분석한다. 계산 결과는 공학적으로 널리 사용되는 RANS 수치모의에서 볼 수 없는 전단층과 난류구조의 동적 거동 특성과 이에 따른 레이놀즈 응력분포의 특성을 설명해준다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.6 no.2
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• pp.164-173
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• 1994

A numerical model to solve mild slope equation is developed by use of a preconditioned conjugate gradient method (PCGM). In the present paper. accurate boundary conditions and a better preconditioner are employed which are improved from the existing method of Panchang et al. (1991). Computational procedures are focused on weakly nonlinear waves, and emerged problems to make a more accurate model are discussed. The results of model are tested against laboratory results of both circular and elliptic shoals. Model results of wave amplitude show excellent agreement with laboratory data and thes thus model can be used as a powerful tool to calculate wave transformation in shallow waters with complex bathymetry.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.281-281
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• 2017

하천에서 하도불안정(stream instability)으로 인하여 하상의 형태가 변화하고 하상파(sand wave)가 발생한다. 사련(ripple), 사구(dune) 등과 같은 하상파는 흐름저항을 유발하여 홍수시 수위를 증가시킨다. 수리실험 및 수치모형을 이용하여 사련 및 사구의 발달과정 그리고 이를 지나는 난류흐름에 대한 연구가 국외에서는 이루어지고 있지만 국내의 경우 거의 찾아보기 힘들다. 수치모형을 활용한 연구는 주로 횡방향으로 하상파가 일정하다는 가정하에 연직 2차원 수치모형을 적용하였으나 최근 컴퓨터 기술 및 수치기법의 고도화로 3차원 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 또는 LES(Large eddy simulation)를 이용한 수치모형이 개발되고 있다. 본 연구에서는 LES에 유사이송 및 하상변동 모형과 결합하여 사구발달에 대한 수치모의를 수행하였다. LES와 유사이송 및 하상변동 모형의 결합은 순간유속성분을 하상변동모형에 직접 적용되기 때문에 난류영향을 고려할 수 있는 것이 장점이다. 특히 사구의 발달에 따라 복잡한 흐름이 발생하며 3차원 와구조가 발생하므로 난류특성의 고려는 필수적이다. 수치모의는 Delft Hydraulics (Bakker et al., 1986)에서 수행한 수리실험 T39를 활용하였다. 수리실험은 길이 100 m, 폭 0.5 m 개수로에서 수행되었으며 평균유속은 0.611 m/s, 수심은 0.436 m이다. 하상파 실험에 사용된 유사입경은 0.78 mm 균일사를 사용하였다. 수치모의 조건은 수리실험과 동일하게 하였으나 계산시간의 효율을 고려하여 흐름방향의 계산영역은 4.0 m로 하고 주기경계조건(periodic boundary condition)을 부여하여 계산을 수행하였다. 수치모의 계산은 사구의 길이 및 파고가 평형상태에 이를 때까지 수행되었다. 수치모의 통해 사구발달에 따른 흐름 및 하상변동 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.59-59
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• 2002

램제트 추진기관은 압축과정을 별도의 부품 없이 형상에 의해서 감속하여 연소 압력비를 얻는다. 따라서 구동 마하수와 형상에 의해 흡입과정의 압축 효율이 결정된다. 설계점은 충분한 유량을 확보 할 수 있는 유량과 충격파 각을 조절하여 전압력 손실을 줄이도록 고려되어야 한다. 또한 연소가 일어나면 연소실 압력이 배압으로 작용하고 비행시에 받음각은 변하므로 이에 따른 성능 분석도 고려 되어야 할 사항이다. 본 연구는 국내에서 실험한 형상에 대해 수치계산을 수행하여 코드의 검증과 아울러 램제트 유동장의 수치적 시뮬레이션도 설계단계에서 하나의 도구로 이용할 수 있음을 보여준다. 실험에서는 배압 조건을 얻기 위해 유동 블록키지를 유로 내에 두어 상응하는 배압을 얻었지만 본 계산에서는 압력 경계조건을 직접 사용하였다. 유동이 비정상 특성을 가지므로 시간 정확도를 이차로 가지도록 이중시간 전진법을 사용하였다. 사용한 압력비는 충격파가 카울 끝에 닿는 임계상태에 가까운 12, 13, 14에 대해 계산을 수행하였고 부스터모드로 흡입구 끝이 막혀 있다가 램제트 모드로 바뀌어 연소실 압력이 위의 압력비라고 가정할 때의 비정상 천이 과정을 계산해 보았다. 본 계산은 흡입구 부분만을 떼어놓고 적절한 가정 하에 수행되었지만 연소실 내부도 비정상 특성을 가지므로 흡입구와 연소실을 동시에 같이 계산해야한다. 추후에 전체적인 계산을 진행하기 위한 전 단계로 흡입구 계산만을 수행하여 실험과 잘 일치하는 계산 결과를 얻었고 전체 계산을 위한 연구는 진행 중에 있다.

• Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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• 2003.03a
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• pp.884-891
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• 2003

이 논문는 지오신텍스 보강토 구조물의 보강 메카니즘을 수치계산을 통해 규명하고자 하는 목적으로 쓰여졌다. 이 연구에서는 보강 메카니즘은 전단에 의한 다짐토의 체적 팽창(부의 다일렌탄시)을 지오신텍티스에 의해 구속 억제하는 과정에서 생성되는 효과로 간주하고 있다. 보강 메카니즘의 규명을 위해 1992년 일본 Kanazawa에서 실시된 실모형 실험과 실내 실험 결과를 이용하였으며. 수치계산에서는 다짐토의 다일렌탄시 특성을 표현 가능한 탄소성 구성모델을 이용하여 유한요소(FEM)을 이용하고 있다. 수치 계산에 의해 실모형, 실험 실내실험 결과를 비교 분석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.3
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• pp.277-286
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• 1985

본 논문에서는 위 실험데이타를 근거로 한 수치해석적 경계층 계산의 시도를 중점적으로 다루었다. 선미에서 경계층이 두꺼워질때 우선 3차원 얇은 경계층 방정 식에서 무시된 곡률을 포함하는 고차항을 포함시켜 그 영향을 고찰하고 다음으로 와점 도 난류모델의 계수를 변화시켜 그 영향을 고찰하고 다음으로 와점도 난류모델의 계수 를 변화시켜 실험치와 비교를 시도하였다. 이를 통하여 선미에서 두꺼운 3차원 난류 경계층의 수치계산을 시도하면서 문제점들을 파악하였다.본 논문에서 다루고 있는 세부 내용은 참고문헌 (5)와 (6)에서 다루고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.64-68
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• 2011

본 연구에서는 일반 좌표계를 사용함으로써 자유수면이 매시간 변화하는 계산격자를 구성해야하는 문제점을 해결하였고, 또한 유한차분법의 단점인 지형변화의 적용성을 보완할 수 있었다. 자유수면과 동수압을 고려하기 위하여 계산단계를 3단계(정수압 계산단계, 동수압 보정단계, 자유수면 보정단계)로 나누어 해석하였고, 개발된 수치모형을 이용하여 실험값이 존재하는 수중방파제를 지나는 비선형파의 전파문제에 대해 수치모의를 실시하였다. 전반적으로 수치모의에 의한 결과는 실험값과 일치하는 경향을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 1998.09a
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• pp.31-35
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• 1998

지진해일 수치해석시 일반적으로 사용되어오던 Shuto의 유한차분모형(Goto ＆ Shuto, 1983)은, 천수방정식을 사용하고 파의 분산효과는 수치오차를 이용하여 고려하므로, 정해진 계산시간간격($\Delta$t)에 대해 수심에 따라 격자간격을 적절히 선택하여야 한다. 또한 Shuto 모형은 leap-frag 기법을 사용하므로, 격자 및 계산시간간격이 심해에서 수치분산을 위한 조건을 만족시켰다 할지라도, 천수화에 의해 파장이 점점 작아져 파수(k)가 $\pi$/$\Delta$x가 되는 수심(2$\Delta$x wave)에 이르면 파가 더 이상 진행하지 못하고 반사하게 되므로 실제 현상과는 다른 결과를 보이게 된다. (중략)

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 1993.07a
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• pp.29-33
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• 1993

이제까지 천해역에서의 파랑변형을 계산하는 여러가지 수치모형이 제안되어 있다. 그 가운데 Berkhoff(1972)가 유도한 완경사방정식을 수치계산이 쉽고, 쇄파감쇠 및 반사의 고려가 용이한 형태로 개량한 환산·경도(1985)의 시간의존 쌍곡선형 완경사방정식은 널리 이용되고 있다. 계산대상영역에 파가 비스듬하게 입사하는 경우, 외해측 경계뿐만 아니라, 파가 입사하는 측의 측방경계도 입사경계가 될 수 있다. (중략)

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.35 no.2
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• pp.69.1-69.1
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• 2010

장주기 Mira 변광성의 외피층에서 발생하는 SiO 메이저에 대해 non-local한 1차원 수치계산 결과를 처음으로 제시한다. 별의 유체역학적인 맥동모델에서 얻은 시간에 따른 별 주위 가스의 속도, 온도, 밀도 분포를 사용하여 계산하였다. 임의의 속도장을 갖는 구형 분자운에서의 복사전달문제를 풀었던 이전 연구에서 개발한 수치계산코드를 이용하였고, 특정 구간에서 급격한 변화를 겪는 물리량을 잘 반영할 수 있도록 수정하였다. 또한 계산에 사용되는 거대희소행렬을 압축희소행렬로 변환하여 메모리를 절약하였고 비선형방정식의 자코비안을 해석적으로 구하여 계산속도를 향상시켰다. v=1, J=1-0, J=2-1과 v=2, J=1-0 SiO 메이저의 공간분포, 상대세기 등에 대해 이전의 LVG 모델을 이용한 연구결과와 정성적으로 비교 논의한다.