• 제목/요약/키워드: 유한 체적법

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유동망 시스템 해석을 위한 경계처리에 대한 보존형 유한체적법 (CONSERVATIVE FINITE VOLUME METHOD ON BOUNDARY TREATMENTS FOR FLOW NETWORK SYSTEM ANALYSES)

  • 홍석우;김종암
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
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    • pp.19-26
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    • 2008
  • From numerical point of view on flow network system analyses, stagnation properties are not preserved along streamlines across geometric discontinuities. Hence, GJM and DTM using ghost cell and thermodynamic relations are developed to preserve the stagnation enthalpy for the boundaries, such as the interfaces between junction and branches and the interface between two pipes of different cross-sections in serial pipelines. Additionally, the resolving power and efficiencies of the 2nd order Godunov type FV schemes are investigated and estimated by the tracing of the total mechanical energy during calculating rapid transients. Among the approximate Riemann solvers, RoeM is more suitable with the proposed boundary treatments especially for junction than Roe's FDS because of its conservativeness of stagnation enthalpy across geometric discontinuities.

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유동망 시스템 해석을 위한 경계처리에 대한 보존형 유한체적법 (CONSERVATIVE FINITE VOLUME METHOD ON BOUNDARY TREATMENTS FOR FLOW NETWORK SYSTEM ANALYSES)

  • 홍석우;김종암
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
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    • pp.19-26
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    • 2008
  • From numerical point of view on flow network system analyses, stagnation properties are not preserved along streamlines across geometric discontinuities. Hence, GJM and DTM using ghost cell and thermodynamic relations are developed to preserve the stagnation enthalpy for the boundaries, such as the interfaces between junction and branches and the interface between two pipes of different cross-sections in serial pipelines. Additionally, the resolving power and efficiencies of the 2nd order Godunov type FV schemes are investigated and estimated by the tracing of the total mechanical energy during calculating rapid transients. Among the approximate Riemann solvers, RoeM is more suitable with the proposed boundary treatments especially for junction than Roe's FDS because of its conservativeness of stagnation enthalpy across geometric discontinuities.

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유동망 시스템 해석을 위한 경계처리에 대한 보존형 유한체적법 (CONSERVATIVE FINITE VOLUME METHOD ON BOUNDARY TREATMENTS FOR FLOW NETWORK SYSTEM ANALYSES)

  • 홍석우;김종암
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.35-44
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    • 2009
  • To adequately analyze flows in pipe or duct network system, traditional node-based junction coupling methods require the junction loss which is specified by empirical or analytic correlations. In this paper, a new finite volume junction coupling method using a ghost junction cell is developed by considering the interchange of linear momentum as well as the important wall-effect at junction without requiring any correlation on the junction loss. Also, boundary treatment is modified to preserve the stagnation enthalpy across boundaries, such as pipe-end and the interface between junction and branch. Also, the computational accuracy and efficiency of the Godunov-type finite volume schemes are investigated by tracing the total mechanical energy of rapid transients due to sudden closure of valve at downstream end.

이차원 층류유동 해석을 위한 유한체적법 (A Finite Volume Method for Computations of Two-Dimensional Laminar Flows)

  • 김기섭;정명균
    • 대한조선학회논문집
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    • 제29권3호
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    • pp.59-70
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    • 1992
  • 2차원 비압축성, 정상, 층류 Navier-Stokes 방정식을 일반 곡선 좌표계에서 계산하기 위한 유한체적법을 개발하였다. 수치해석은 정규 격자구조를 채택하였으며, 이때 압력의 불안정한 거동은 모멘텀 보간법에 의하여 제거하였다. NACA0012 날개 단면 주위의 유동을 개발된 컴퓨터 프로그램으로 계산한 결과들은 실험 및 다른 계산결과와 잘 일치하였다.

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2차원 수리해석을 위한 범용 Mesh Generator의 개발(Ⅴ) (Development of Mesh Generator for 2D Hydraulic Analysis(Ⅴ))

  • 김유진;이승현;오정환;김홍식
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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    • pp.815-821
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    • 2009
  • 하천의 2차원 흐름 및 하상변동, 오염확산 해석을 위한 유체의 수치해석법에는 유한요소법, 유한차분법, 유한차분법의 변형인 유한체적법, 경계적분법 등이 있으며, 국내의 경우 비구조적 요소망(unstructured mesh)을 이용하여 복잡한 형상을 표현하기가 상대적으로 용이한 유한요소법이 널리 사용되고 있다. 하천을 유한 요소화 하는 전처리 과정은 전체 해석 과정을 자동화 하는데 있어 필수적인 요소이며, 주로 삼각 요소망 또는 사각 요소망을 이용하여 해석을 수행하게 된다. 삼각 요소망의 경우 상대적으로 자동화하기 쉬운 반면 사각 요소망의 생성은 절점 생성 자체가 삼각 요소망 보다 더 많은 기하학적 제한 요소를 가지고 있기 때문에 상대적으로 완성도 높은 알고리즘을 구현하기가 어렵다 할 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 2차원 상에서 사각 요소망(quadrilateral elements)을 생성할 수 있는 Paving method를 중심으로 한 요소망 생성 알고리즘에 대해 고찰하고, 국내 최초의 범용 수치해석 모형인 RAMS(River Analysis and Modeling System)에 적용하였다. Paving method는 1990년에 Blacker and Stephenson에 의해 제안되었으며, Sandia National Laboratories에 의해 완성되었다. Paving Method는 advancing front style의 요소망을 생성하게 되고, 바깥쪽에서 안쪽으로 element layer를 생성하면서 채워나간다. 본 연구에서는 기존의 요소망 생성 프로세스에서 element 삽입 전의 검증 기능을 강화한 새로운 버전의 paving method를 적용하엿다.

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비정렬 유한체적법을 위한 QUICK법의 수정 (Modification of QUICK Scheme for Unstructured Grid Finite Volume Method)

  • 강동진;배상수
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제24권9호
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    • pp.1148-1156
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    • 2000
  • The QUICK scheme for convection terms is modified for unstructured finite volume method by using linear reconstruction technique and validated through the computation of two well defined laminar flows. It uses two upstream grid points and one downstream grid point in approximating the convection terms. The most upstream grid point is generated by considering both the direction of flow and local grid line. Its value is calculated from surrounding grid points by using a linear construction method. Numerical error by the modified QUICK scheme is shown to decrease about 2.5 times faster than first order upwind scheme as grid size decreases. Computations are also carried out to see effects of the skewness and irregularity of grid on numerical solution. All numerical solutions show that the modified QUICK scheme is insensitive to both the skewness and irregularity of grid in terms of the accuracy of solution.

병렬 컴퓨터에서 다중블록 유한체적법을 이용한 비압축성 유동해석 (Numerical Prediction of Incompressible Flows Using a Multi-Block Finite Volume Method on a Parellel Computer)

  • 강동진;손정락
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제1권1호
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    • pp.72-80
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    • 1998
  • Computational analysis of incompressible flows by numerically solving Navier-Stokes equations using multi-block finite volume method is conducted on a parallel computing system. Numerical algorithms adopted in this study $include^{(1)}$ QUICK upwinding scheme for convective $terms,^{(2)}$ central differencing for other terms $and^{(3)}$ the second-order Euler differencing for time-marching procedure. Structured grids are used on the body-fitted coordinate with multi-block concept which uses overlaid grids on the block-interfacing boundaries. Computational code is parallelized on the MPI environment. Numerical accuracy of the computational method is verified by solving a benchmark test case of the flow inside two-dimensional rectangular cavity. Computation in the axial compressor cascade is conducted by using 4 PE's md, as results, no numerical instabilities are observed and it is expected that the present computational method can be applied to the turbomachinery flow problems without major difficulties.

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고정격자계에서 유한체적법을 이용한 진공동결건조 과정의 열 및 물질전달에 대한 연구 (A Fixed Grid Finite Volume Analysis of Multi-Dimensional Freeze Drying Process under Vacuum Condition)

  • Chi-Sung, Song
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제28권6호
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    • pp.981-992
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    • 2004
  • Freeze drying under vacuum condition is a complex process that involves simultaneous heat and mass transfer, sublimation of ice, and motion of sublimation front. Proper treatment of the motion of sublimation interface is crucial for an accurate prediction of the freeze drying process. Based on the enthalpy formulation that has been successfully used in liquid/solid phase change problems. a fixed grid method. streamlined for the freeze drying analysis. was developed in this study. The accuracy of the fixed grid method was checked by solving a one-dimensional tray freeze drying and a two-dimensional vial freeze drying problem and then comparing the results with those by the moving grid method. Finally. the freeze drying characteristics of two-dimensional slab and axis-symmetric cylinder was investigated using the fixed grid method.

교류자계내 자성나노유체의 자기대류효과를 이용한 냉각특성 해석 (Analysis of Cooling Effects with Magnetic Nanofluid Due to Magnetoconvection in AC Magnetic Field)

  • 정근영;이세희
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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    • pp.1459-1460
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    • 2011
  • 자성유체에 60Hz의 교류자기장을 인가할 때 발생되는 냉각효과를 해석하기 위해 유한요소법을 결합하였다. 열원으로는 전류가 코일에 흐를 때 생성되는 줄열과 닐운동과 브라운운동으로 야기되는 전력손실에 의한 발열이 있다. 교류자기장은 주파수가 낮기 때문에 줄열이 주요한 열원이 된다. 그러므로 코일에서 자성유체로 일어나는 열전달과 자연대류현상은 코일의 표면에서 일어난다. 자연대류현상을 해석하기 위해서는 자성유체의 부력밀도를 고려해야 한다. 부가적으로 자계의 세기와 온도에 관한 함수인 자화와 자기체적력밀도로 인해 자기대류현상과 같은 강제대류가 일어난다. 이러한 두 가지 대류현상으로 인해 교류자기장을 인가한 자성유체에서 냉각효과가 일어난다. 자기체적력밀도는 유한요소법으로 보간된 가상공극개념을 이용하여 켈빈전자기력밀도를 이끌어 낸 후 이를 수치적으로 이용하여 구하였다. 랑제방함수는 켈빈전자기력밀도와 전력손실을 계산하는데 필요한 비선형 자화율을 고려하기 위해 사용하였다.

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