• 한국수자원학회논문집
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• 제44권3호
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• pp.189-198
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• 2011

본 연구는 난류현상의 모형화를 위해 널리 이용되는 k-$\varepsilon$과 k-$\omega$ 난류모형을 비교하는 것이 목적으로, 횡방향 흐름이 무시될 수 있는 U-튜브 모양의 터널형 수로 내 높은 레이놀즈수를 가진 진동 경계층 흐름에 두 난류해석방법을 적용하였다. 난류모형의 적용은 1차원 연직 모형을 통해 이루어지며, 수치 모의 결과, 유속의 분포와 난류운동에너지 (turbulent kinetic energy) 모두에서 두 모형이 매우 유사한 결과를 나타낸다. 이를 통하여, 횡방향 압력경사가 무시될 수 있는 조건에서는 k-$\varepsilon$과 k-$\omega$ 난류모형이 큰 차이를 보이지 않고, 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있다. 따라서 직선형 하천 및 하구부, 해안에서의 파랑 흐름 등과 같이 횡방향의 압력경사가 미미한 지역에서의 난류를 수치적으로 해석할 경우, 기존의 풍부한 연구를 통해 매개변수의 검보증이 장기간 이루어진 k-$\varepsilon$ 모형을 이용하는 것이 추천된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.104-113
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• 1992

압력이 차 있는 백이 물에 부분적으로 잠겨서 동요하고 있을 때의 유체역학적 문제가 다루어졌다. 쌍동형 공기부양선(SES)의 선미에는 공기의 유출을 막기위해 공기압이 채워진 백을 설치하고 있는데, 백에 의한 힘이 종동요에 큰 영향을 미친다. 백의 모양은 안과 밖의 압력차에 의해서 결정되므로, 유체동압력을 구하면 백의 모양을 알 수 있는데, 백의 모양변화를 알아야지만 유체동압력을 구할 수가 있다. 따라서 백 표면에서의 경계조건의 형태는 자유표면 경계와 더불어서 움직이는 경계가 된다. 본 논문에서는 이 문제를 정식화하고 선형화를 하였다. 또한 백이 동요할 때의 방사문제에 대한 계산예를, 백을 강체로 가정했을 때의 비교하여, 보여주고 있다. 여러가지의 백내의 압력값, 또 물에 잠긴 깊이에 대해서 계산이 이루어졌다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.271-281
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• 2005

외부유체를 유한요소화 할 경우 경계조건을 만족시키도록 무한반경까지를 모델링 할 수 없으므로 이를 보정하기 위하여 유한경계에서의 경계조건으로 발산경계조건을 사용하였다. 외부유체의 모델링에서 적용한 수치모델은 쉘 요소 및 유체요소를 축대칭 구조물의 특성을 이용한 링요소로 모델화하여 자오방향 모우드와 주변방향의 파형 모우드를 변수분리함으로써 지진하중 등의 해석에서도 수십 개의 링요소에 의해 정해에 근사한 값을 얻을 수 있도록 하였다. 축대칭 쉘 구조물과 유체-구조물의 상호관계는 접촉면에서 구조물의 가속도와 유체의 압력관계를 이용한 부가질량을 유체를 비점성, 비압축 및 비회전으로 가정하여 유한요소법에 의해 구하였다. 이에 따라 구조물의 변형에 따른 외부유체 효과를 고려한 부가질량매트릭스를 얻을 수 있었으며, 이에 대한 수치해석을 통하여 고유진동해석 및 지진하중을 주하중으로 한 동적해석을 실시하였다.

• 대한조선학회지
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• 제27권3호
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• pp.56-72
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• 1990

본 논문에서는 유체동력학적면에서 선수 플레어 충격에 대하여 고찰하고, 특히 전형적인 플레어 충격하중 계산에서 사용된 가정에 대하여 검토한다. 압력이 작용하지 않는 자유표면 경계조건에 의한 계산결과들이 제시된다. 이 단순화된 경계조건을 사용하면 물이 제트처럼 올라오는 현상이나 평균자유표면 위의 젖은 부분과 같은 중요한 인자를 무시하게 되지만, 계산할 때는 아주 단순하다는 장점을 갖는다. 3차원 계산결과와 2차원 계산 결과를 실험과 비교하였으며, 근사 자유 표면 조건으로부터 발생하는 오차를 검토 하였다. 또, 2차원 및 3차원 해석에서 연직 굽힘 모멘트와 연직 전단력도 포함되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제3권4호
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• pp.285-289
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• 2002

본 논문에서는 아이스크림용 아이스 콘에서 콘 부분을 만들기 위한 금형의 제작시 필요한 구조적 안정성을 평가 할 수 있는 유동해석을 수행하였다. 유동해석을 수행하기 위하여 상용 유한요소해석 코드인 ANSYS를 활용하였으며 내압조건, 경계조건, 구속조건 등을 고려하여 아이스 콘 금형 내부의 유동 흐름을 압력조건의 변화에 따라 구하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.1-8
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• 2001

본 논문에서는 비압축성 Reynolds-Averaged Navier-Stokes 방정식을 수치 해석하여 자유표면을 포함한 선체 주위의 난류 유동을 계산하였다. 정규격자 상에서 공간의 이산화는 2차 정도의 유한차분법을, 시간의 적분에는 4단계 Runge-Kutta법을 이용하였고, 난류 닫힘 조건을 만족시키기 위해 Baldwin-Lomax 난류 모형을 사용하였다. 자유표면의 위치는 운동학적 경계조건식을 Lax-Wendroff법으로 풀어서 구하였고, 자유표면과 격자 경계면을 일치시키기 위해 매 시간마다 새로 계산된 자유표면 위치에 맞추어 격자를 새로 구성하였다. 속도와 압력에 대한 경계조건은 자유표면에서 점성을 무시하여 근사한 동역학적 조건을 적용해서 구하였다. 본 연구에서 개발된 수치해법을 검증하기 위하여 실험자료가 많은 Wigley 선형과 Sries 60 $C_B=0.6$ 선형에 대해 수치계산을 수행하였고 계산된 선체 주위의 파형이 실험 결과와 잘 일치하는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.97-103
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• 1993

두 개의 서로 다른 수문지질학적 성질을 갖는 다공성 매질이 대수층을 이룰 때, 수두분포를 적분방정식을 이용한 준해석적인 방법으로 구하는 방법을 연구하였다. 하단(下端)에서 지하수위(地下水位)의 위치가 알려져 있고, 하단(下端)에서의 경계조건이 일정수도 혹은 일정 유동량으로 주어질 때의 1차원 해석 알고리즘을 개발하고, 충적층(沖積層)(alluvium) 위에 석탄재(fly ash)를 매립하는 처분장의 경우에 적용하였다. 그 결과 얻어진 수두분포는 경계면 바로 윗부분에서 매우 큰 압력경사를 나타내었고, 이것이 수치해석을 어렵게 만드는 요인임을 발견하였다. 해석적으로 얻은 압력경사는 수치해석 수행시 격자(格子)의 배열을 어떻게 할 것인지에 대한 대안을 제시하였고, 그에 따른 수치해석 결과는 해석치와 근사함을 보였다.

• 한국추진공학회지
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• 제7권3호
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• pp.45-52
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• 2003

원추형 초음속 노즐 확산부에 이차유동이 음속으로 분출될 때 나타나는 노즐 내부 유동장에 대한 수치적 연구가 이루어졌다. 대수-난류모델과 $\kappa$-$\varepsilon$ 모델을 사용한 레이놀즈-평균 Navier-Stokes 방정식을 계산함으로서 노즐 내부에서 나타나는 충격파와 경계층의 간섭에 의한 3 차원 유동장을 해석하였다. 얻어진 수치해석의 결과는 동일한 조건에서 수행된 실험결과와 잘 일치하고 있음이 판명되었다. 이차유동의 분출압력 변화가 충격파와 경계층의 간섭과 함께 노즐내부 유동장 구조에 미치는 영향을 평가하였다. 아울러 충격파 간섭 후방에서 나타나는 와류유동 구조와 벽면 압력분포에 관한 정보를 얻었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.61-73
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• 1993

본 연구에서는 탱크 내에 부분적으로 적재되어 있는 액체화물의 유동문제를 유한차분법을 이용해 해석하였다. 자유표면의 변화를 추적하고 유체장 내의 연속방정식과 Navier-Stokes 방정식을 만족시키기 위해 SOLA-SURF 기법이 적용되었다. 특히, 심한 유동으로 인한 탱크 상부에서의 충격압력을 예측하기 위해 충격완화영역의 개념을 도입하여 갑작스런 경계조건의 변화를 억제함으로써, 보다 현실적인 압력값을 예측할 수 있도록 하였다. 수치계산에서는 실험결과가 알려진 세가지 모델들에 대한 계산을 수행하였는데, 계산결과가 실험결과에 비교적 잘 일치하고 있었다. 그리고, 이 기법의 실선적용에 대한 가능성을 살펴보기 위해 30만톤급 초대형 유조선에 대한 실선계산도 수행하였다. 이러한 적용을 바탕으로 본 연구에서 적용된 수치기법이 sloshing 충격압력의 추정에 실용적으로 적용할 수 있음들 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.427-438
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• 2001

본 연구에서는 상수관망의 비정상 상태 흐름을 해석하기 위하여 파속조절법을 이용하여 관망해석모형을 개발하였다. 특성선법을 이용한 실제 상수관망에서의 부정류 해석시 다양한 경계조건의 존재로 인해 해석과정이 매우 복잡하게 된다. 이러한 특성선법 해석의 어려움을 극복하고자 보다 간단하고 정확하게 경계조건을 처리할 수 있는 기법을 도입하였고 외부 유출 유량을 직접적으로 해석할 수 있는 방정식을 유도하였다. 또한 유도된 방정식을 이용하여 수격해석 모형을 개발하였으며 모형의 적용성 검토를 위해 여러 가지 외부유출 유량 경계조건을 가진 가상관망 및 26 개 관로를 가진 실제관망에 개발된 모형을 적용하였다. 본 모형의 모의결과는 Karney의 해석결과와 비교되었고 모든 시간대의 유량과 압력들을 잘 일치하고 있었다.