• 제목/요약/키워드: 유한 체적법

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가상의 도시지역을 관통하는 댐 붕괴파의 전파특성에 관한 수치적 연구 (A Numerical Study on Characteristics of Dam-break Wave Propagation through an Idealized Urban Area)

  • 정우창;송재우
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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    • pp.550-554
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    • 2009
  • 본 연구에서는 댐 붕괴시 발생하는 홍수파가 건물군으로 이루어진 가상의 도시지역을 관통하면서 이동될 경우 시간에 따라 변화되는 특성을 수치적으로 분석하였다. 분석에 적용된 수치모형은 2차원 유한체적법과 불연속 흐름을 모의하기 위해 시간과 공간상으로 1차 정확도를 가진 HLLC 기법을 적용한 모형이다. 본 연구에서 적용된 가상의 도시지역은 Soares-Frazao와 Zech(2008)에 의해 수행된 수리모형실험에 근거하여 세 가지 case에 대해 구성하였다. 첫 번째 case(Case 1)는 25개의 건물로 구성된 정방형의 도시지역이 흐름에 직각으로 배열되어 있는 경우이며, 두 번째와 세 번째 case는 각각 흐름에 대해 $22.5^{\circ}$(Case 2)와 $45^{\circ}$(Case 3)로 경사진 경우이다. 세 경우에 대해 시간에 따른 홍수파의 변화양상을 수치적으로 분석하였으며, 첫 번째와 두번째 case에 대해 모의된 수위변화결과를 수리모형실험결과와 비교하여 모형의 적용성을 검증하였다. 검증결과 수치모형을 통해 계산된 수위변화는 수리모형실험결과와 비교적 일치하는 결과를 얻었다. 또한 본 연구에서는 도시지역의 조도계수(Manning계수: 0.01,015,$0.025sm^{-1/3}$)와 비구조적 격자시스템을 구성하는 격자수(T1: 19759개 요소, T2: 193859)에 따른 홍수파의 변화양상을 분석하였다.

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자유표면을 가지는 점성 유동장내의 기포거동에 관한 기초해석 (Basic Analysis of Bubble Behavior in the Viscous Flow Domain with the Free Interface)

  • 박일룡;전호환
    • 대한조선학회논문집
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    • 제39권1호
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    • pp.16-27
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    • 2002
  • 이유체 비압축성 점성 유동장내에서의 이차원 기포의 운동과 변형을 레벨셋 방법을 도입하여 해석하였다. 지배방정식은 유한체적법을 사용하여 해석하였다. 본 방법의 수치계산결과는 발표된 실험결과와 계산결과의 비교를 통해 검증하였다. 수치계산에서는 초기상태에 유동장 내에 두 유체의 비교란 자유표면이 존재할 때 단일 및 다수의 기포의 운동과 변형을 해석하였다. 해석을 통해 표면장력의 변화와 밀도비의 변화에 따른 기포거동의 변화를 살펴볼 수 있었다. 자유표면은 기포가 자유표면으로 상승할 때 기포의 거동에 큰 영향을 끼친다. 레벨셋법을 사용하여 계산된 본 연구의 결과들을 통해서 기포거동의 특성을 살펴볼 수 있었다.

Riemann 해법을 이용한 댐 붕괴파의 전파 해석 (Propagation Analysis of Dam Break Wave using Approximate Riemann solver)

  • 김병현;한건연;안기홍
    • 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.

복합재료 파손 시 발생하는 음향방출의 3차원 유한요소 해석 (Three Dimensional FE Analysis of Acoustic Emission of Composite Plate)

  • 백승훈;박시형;김승조
    • Composites Research
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    • 제18권5호
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    • pp.15-20
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    • 2005
  • 본 논문에서는 복합재 파손에 의한 음향방출해석을 3차원 유한요소법과 외연시간적분법을 이용하여 구현하였다. 음원모델은 등가체적력 모델을 사용하였다. 계산기법의 타당성을 검증하기 위해 단일 섬유가 내재된 등방성 평판에서 섬유파손 시 발생하는 탄성파에 의한 동적변위를 시험과 비교하였다. 적층 복합재의 경우, 섬유와 기지를 각기 모델링한 방법과 균질화한 모델을 비교하여 차이점을 비교하였다. 음향방출에서 발생하는 고주파 성분을 검출하기 위해 계산시간 스텝이 매우 작아야 하며, 매우 많은 자유도의 모델이 동반되어야 한다. 이러한 대규모 문제를 효과적으로 해결하기 위해 병렬 계산 기법을 도입하였다.

벌류트 압축기내의 난류유동 수치해석 (Numerical Analysis of Turbulent Flows in the Scroll Volute of Centrifugal Compressor)

  • 곽승현
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제31권6호
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    • pp.681-686
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    • 2007
  • The flow analysis was made by applying the turbulent models in the scroll volume of centrifugal compressor. The $k-{\varepsilon}.\;k-{\omega}$, Spalart-Allmaras and reynolds stress models are used in which the hybrid grid is applied for the simulation. The velocity vector the Pressure contour. the change of residual along the iteration number. and the dynamic head are simulated by solving the Navier-Stokes equations for the comparison of four example cases.

용융상태인 납-주석 합금의 이중확산유동 (Double-Diffusive Convection in Molten Pb-Sn Alloy)

  • 현명택
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제19권2호
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    • pp.27-35
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    • 1995
  • 액체 상태인 Pb-Sn 합금에 의한 이중확산유동에 대해 체비세프 콜로케이션 기법을 이용하여 수치해석하였다. 온도차에 의한 부력과 농도차에 의한 부력이 작을때에는 유동형태가 서서히 준정상상태에 이르러 아무런 진동현상을 볼 수 없다. 부력이 증가함에 따라 유동은 수직 농도 경계층을 파괴하여 플륨(Plume)형태의 유동을 생성시키고, 이는 시스템 내부로 성장한 후 소멸된다. 이러한 현상이 반복되면서 높은 주파수의 진동현상을 관찰할 수 있다.

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물분사 추진기 관내 점성유동해석 (Viscous Flow Analysis of the Waterjet Duct)

  • 왕정용;전호환;박일룡;차상명
    • 한국해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해양공학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.68-72
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    • 2000
  • In the present paper, the numerical calculations for the viscous duct flow of water jet propulsion systems ship are carried out. The governing equation, incompressible Navier-Stokes equation, is discretized and analysed by a Method with the stcandard turbulence modeling. For the calculations the duct flow which h e intake flows disturbed by the ship, the results dcuhted by the potenti used Numerical results show fairly good agreement with the experimental data

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비정렬 유한체적법을 이용한 비압축성 유동해석 코드 개발 (Development of Incompressible flow solver based on unstructured FVM)

  • 김종태;김용모;맹주성
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 1996년도 춘계 학술대회논문집
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    • pp.33-39
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    • 1996
  • An incompressible flow stover based on the unstructured finite volume method has been developed. The flow domain is discretized by triangles in 2D or tetrahedra in 3D. The convective and viscous fluxes are obtained using edge connectivities of the unstructured meshes. The pressure-velocity coupling is handled by the artificial compressibility algorithm due to its computational efficiency associated with the hyperbolic nature of the resulting equations. Laminar test flow problems are computed and presented with a comparison against other numerical solutions or experimental results.

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인접 구조물의 상호 간섭 효과 해석 (Interference Effects of Neighboring Structures on Wind Pressure)

  • 박상준;이승운;이승수
    • EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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    • 제3회(2014년)
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    • pp.574-578
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    • 2014
  • 본 연구에서는 인접 구조물의 상호 간섭에 의한 풍압 변화에 대한 분석을 수행하였다. 두 개의 구조물 사이의 거리 및 위치를 변경하여 비교 해석하는 것으로써 사각형 구조물 구현을 위해 EDISON_CFD를 이용하여 수치해석을 하였고, 유한 체적 법(Finite Volume Method, FVM) 기반의 범용 비압축성 유동 해석을 위해 2D_Incomp-P_2.1 해석자를 사용하였다. 이 연구를 통하여 인접한 구조물의 영향을 분석하여 상호 간 거리와 위치를 결정할 수 있는 근거자료를 확보하였다.

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