• 한국수자원학회논문집
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• 제41권8호
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• pp.761-772
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• 2008

본 연구의 목적은 수공학 분야에서 수치해석이 난해한 문제를 해결하기 위한 모형을 개발하고, 해석해가 존재하는 다양한 수치실험, 즉 하상과 하폭이 함께 변하는 점변부정류 조건에서의 검증, 하상경사가 변화하는 세가지 정상상태 조건의 문제, 그리고 해석해가 있는 마찰하상에 적용함으로써 개발된 모형의 적용성을 검증하기 위한 것이다. 모형의 지배방정식은 보존 법칙을 만족하는 Saint-Venant 적분형 방정식이며, Riemann 해법에 의한 유한체적법이 사용되었다. 질량 및 운동량의 흐름율 계산에 HLL Riemann 근사해법이 사용되었고, 시간-공간에서 2차정확도를 위하여 MUSCL-Hancock 기법이 사용되었다. 본 연구에서는 비선형의 흐름율과 생성항과의 균형을 위하여, 중력과 흐름방향 하폭의 변화로 인한 정수압력에 의한 생성항을 차분하는 새롭고 간편한 기법을 소개하였다. 수치실험 모의결과는 개발된 모형이 생성항을 포함한 다양한 흐름조건에서 정확하고, 견고하며, 매우 안정적임을 보여주고, 또한 수공학 분야에서 일차원 적용에 적합한 모형임을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.429-439
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• 2009

댐 붕괴로 인한 극한홍수가 발생하였을 경우, 홍수경보에 대한 대응시간은 일반적인 홍수의 경우보다 훨씬 짧다. 수치모형은 홍수파의 전파양상을 예측하고, 범람지역, 홍수파 도달시간 그리고 침수심 등에 관한 정보를 제공하는데 있어 강력한 도구가 될 수 있다. 그러나 댐 붕괴로 인한 홍수파의 전파는 불연속 흐름이나 마른하도의 전파를 포함하고 있으므로, 수학적으로 표현하기 어려운 경우가 많다. 그럼에도 불구하고 최근에 유한체적기법을 이용하여 댐 붕괴로 인한 홍수범람을 모의하기 위한 수치모형의 개발이 많이 이루어졌다. 유한체적기법은 적분보존형 방정식을 기본으로 하고 있으므로, 불연속 흐름이나 충격파의 해석에 용이하다. 따라서, 본 연구에서는 2차원 보존형 천수방정식의 해석을 위해 유한체적기법과 Riemann 근사해법을 이용한 수치모형을 개발하였다. 그리고 예측단계와 수정단계에서 연속방정식과 운동량 방정식의 보존변수 재구성을 위해 수면경사법과 연계한 MUSCL 기법을 적용하여 시간과 공간에서 2차정확도를 얻었다. 개발한 유한체적모형을 2차원 부분적 댐 붕괴 해석 및 삼각형 융기를 가진 하도에 대한 댐 붕괴 해석에 적용하고, 적용결과를 실험자료 및 기존 연구자의 계산결과와 비교하여 개발모형을 검증하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.31-41
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• 1997

본 논문에서는 물분사추진기의 성능해석을 위하여 포텐셜을 기저로 한 패널법을 정립하였다. 문제를 수치적으로 표현하기 위하여 임펠러와 고정날개의 날개표면, 그리고 허브와 덕트표변에 법선 다이폴과 쏘오스를 분포하였으며 임펠러와 고정날개에서 방출되는 후연반류면에는 법선다이폴을 분포하였다. 경계면 닫힘조건을 만족하기 위하여 덕트의 입구면과 출구면에는 다이폴과 쏘오스를 분포하였으며, 운동학적 경계조건을 만족하기 위하여 경계면에서의 법선방향의 속도가 영이라는 비침투 조건을 사용하였다. 입구면에서의 전유량이 주어지면 연속방정식을 만족하도록 출구면에서의 쏘오스의 세기가 결정된다. 물체표면을 사각형외 패널로 이산화 하였으며, 적분방정식에 경계조건을 적용함으로써 주어진 형상에 대하여 유일한 해를 구할 수 있다. 체계적인 수치시험을 통하여 본 연구에서 개발한 수치해석방법이 안정적임을 확인하였고 프로그램의 검증을 위하여 물분사 추진기와 유사한 축류송풍기의 형상에 대하여 수치검증을 하였다. 또한, 실제적인 적용을 위하여 선박해양공학센터(KRISO)에서 실험한 물분사추진장치의 실험결과와 비교, 도시 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.11-22
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• 1987

흐름수역(水域)에서 연직상향으로 방류되는 평면부력(平面浮力)?의 거동이 연속방정식(連續方程式), 운동량방정식(運動量方程式) 및 추적물수송식(追跡物輸送式)의 기본방정식을 수치적(數値的)으로 풀음으로서 해석(解析)된다. 난류확산(亂流擴散)에는 Prandtl의 혼합거리이론(混合距離理論)을 도입한 난류수송모형(亂流輸送模型)이 이용된다. 수치해과정(數値解過程)은 기본방정식을 유함수(流凾數)(stream function)식(式)과 골도수송(滑度輸送)(vorticity transport)식을(式) 이용하여 변환(變換)한 후, ?방류속도(放流速度), ?방류구폭(放流口幅) 등(等)으로 표현되는 변수(變數)와 흐름을 지배(支配)하는 무차원매개변수(無次元媒介變數)를 도입하여 무차원화(無次元化)하고 successive under-relaxation을 이용하여 Gauss-Seidal 반복법(反復法)으로 해를(解) 구(求)하는 것이다. 수치실험(數値實驗)은 방류(放流)Froude수(數)가 4~32, 방류속도(放流速度)와 가로흐름속도와의 비로(比) 정의되는 속도비가 8~15 의 범위의 흐름영역(領域)에서 수행되었다. 부력(浮力)?으로 인한 주변(周邊)흐름수역(水域)의 속도변화(速度變化), 온도상승(溫度上昇)범위, 흐름상태 및 골도(滑度)가 조사되었으며, ?의 경로에 대한 속도비와 방류밀도Froude 수의 영향이 또한 조사되었다. ?중심선의 속도, 온도변화, 국부밀도(局部密度)Froude 수(數)의 변화가 계산되며 퍼짐율(spreading rate)과 확산비(擴散比)(dispersion ratio)가 방류밀도(放流密度)Froude 수, 국부밀도(局部密度)Froude 수(數) 및 속도비(速度比)의 항(項)으로 해석되었다. 또한 속도와 온도분포를 상사(相似)(similarity)로 나타낼 수 있음이 밝혀졌으며, Gaussian 분포(分布)를 이용한 적분형해석(積分型解析)(integral type analysis)이 가능한 것으로 사료된다.