• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.68-68
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• 2016

하천의 사행 및 합류 형상은 복잡한 나선 흐름을 발생시킨다. 그 중 이차류는 사행에 의한 편수위 형성과 횡단 압력의 불균형, 그리고 수심에 따라서 변화하는 원심력에 의하여 형성된다. 이러한 흐름은 주로 3차원 모형으로 재현할 수 있으며 이에 관련된 연구는 계속 이루어졌으나 3차원 모형의 구성과 사용에는 상당한 시간 및 노력이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 이차류의 영향을 수심적분된 2차원 모형으로 구현하고자 하였으며 이를 위해 이차류 연직 분포에 대한 기존 연구를 확인하고, 이러한 연직 분포를 표현할 수 있는 경험식을 3차원 모형인 FLOW3D를 통해 모의하고 개발하였다. 3차원 모형을 다양한 사행반경을 갖는 실험 사행수로에 적용하여 사행도에 따른 민감도를 분석하고 경험식을 개발하였다. 개발된 식은 2차원 수리해석 모형인 RAMS(River Analysis and Modeling System)에 적용되었다. RAMS는 수심 적분된 2차원 천수 방정식을 지배방정식으로 사용하는 수리해석모형인 HDM-2D를 해석엔진으로 사용하며, 이차류의 영향을 반영하기 위하여 개발한 수직분포 경험식을 분산 응력항 형태로 적용하였다. 모형의 적용성 확인을 위하여 사행 실험수로 및 합류수로에 모의를 수행하였다. 사행수로 및 합류수로는 실험 경계조건과 동일한 상류 입력 유량과 하류 경계조건을 사용하여 결과를 비교하였다. 사행수로 모의 결과 유속분포의 거동이 실험수로의 사행으로 인하여 2차류 효과로 주 흐름이 바깥쪽으로 기울어짐을 일부 재현하였다. 합류수로의 경우 기존 모형에 비하여 분산 응력항이 포함된 본 모형이 실측값에 근접하였는데 이는 이차류가 발생하는 영향으로 하류에 유속편차가 줄어드는 영향을 더 정확히 묘사한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1209-1213
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• 2007

하천 수치모델링을 통한 흐름, 오염물질 거동, 지형변화 해석 등은 효율적인 하천 수질 관리를 위해서 상당히 중요한 부분은 차지한다. 수질이나 지형변화를 보다 정확하게 예측하기 위해서는 하천 흐름 예측의 정확도 향상이 중요한 역할을 하게 된다. 본 연구는 평면 이차원 하상변동 및 수질예측 수치모형인 KU-RLMS 모형을 이용하여 낙동강 상류의 반변천 합류부의 흐름 특성을 규명하고, 수질 모형을 수행하기 위한 흐름 계산 결과를 제공하기 위해 수행하였다. KU-RLMS 모형은 하천 및 저수지의 국부적인 수리, 수질, 유사이동 해석을 위해 개발된 평면 이차원 비정상 수치모형이다. 직사각형 격자를 사용하는 유한차분법의 단점을 보완하기 위해, 흐름 계산을 위한 지배방정식은 3차원 Reynolds 방정식으로부터 수심적분된 2차원 연속방정식과 운동량방정식을 불규칙한 경계를 현실적으로 모사할 수 있는 직교곡선 좌표계로 변환한 방정식을 사용한다. 수치모형 적용을 위한 현황분석으로 안동 및 임하 조정지댐의 방류량, 안동 수위관측소의 자료를 분석하였다. 흐름 모형을 보정하기 위해 안동대교 지점에서 횡유속 분포를 측정하였으며, 이 결과를 사용하여 흐름 모형의 매개변수인 Manning 계수와 공간가중계수를 추정 및 검증하였다. 안동다목적댐과 임하다목적댐의 방류량을 고려하여 수치모의조건을 결정하였으며, 각 조건에 대한 흐름 변화 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1368-1372
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• 2007

바닥이 언덕과 저면으로 이루어진 연속적인 횡방향 바닥형상을 갖는 개수로 흐름의 부유사 농도분포를 수치모의 하였다. 비선형 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모형을 이용하여 흐름의 지배방정식인 곡선 직교좌표계에 대한 Navier-Stokes 방정식을 해석하였으며, 와점성계수 개념을 이용하여 부유사 수송 방정식을 해석하였다. 기존의 실험결과와 비교하여 모형이 격자형 이차흐름을 비교적 잘 예측하는 것을 확인하였으며, 동일한 흐름에 대하여 부유사 농도 분포를 계산하였다. 부유사량의 계산 결과 언덕 위의 부유사 농도분포가 저면 위의 농도분포보다 크게 나타났다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.1B
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• pp.73-81
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• 2009

This paper presents a numerical investigation of the impact of the secondary currents on solute transport in open-channel flows. The RANS model with Reynolds stress model is used for flow modeling, and the GGDH(generalized gradient diffusion hypothesis) model is used to close the scalar transport equation. Using the developed model, the impact of secondary currents on solute transport in open channel flows over smooth-rough strip is investigated. Through numerical experiments, the secondary currents are found to affect the solute spreading, leading a movement of the position of the peak concentration and a skewed distribution of solute concentration. Due to the lateral flow of secondary currents near the free surface, the concentration at the rough strip is found to be larger than that at the smooth strip bed. The solute at the rough strip is more rapidly transported than smooth bed. A magnitude analysis of the solute transport rate in scalar transport equation is also carried out to investigate the effect of secondary currents and scalar flux on the concentration distribution.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.5
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• pp.777-785
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• 2003

A numerical model for the solution of two-dimensional free surface flow is developed on unstructured grid. By using fractional step method, the two-dimensional shallow water equations (SWE) are treated as two one-dimensional problems. Thus, it is possible to simulate computational hydraulic problems with higher computational efficiency. The one-dimensional problems are solved using upwind TVD version of second-order Weighted Averaged Flux (WAF) scheme with HLLC approximate Riemann solver. The numerical oscillations which are common with second-order numerical scheme are controlled by exploiting WAF flux limiter, Some idealized test problems are solved using this model and very accurate and stable solutions are obtained. It can be concluded as an efficient implement for the computation of SWE including dam break problems that concerning discontinuities, subcritical and supercritical flows and complex domain.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.2B
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• pp.179-189
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• 2010

This paper presents a numerical investigation of vorticity generation in fully vegetated open-channel flows. The Reynolds stress model is used for the turbulence closure. Open-channel flows with rough bed-smooth sidewalls and smooth bed-rough sidewalls are simulated. The computed vectors show that in channel flows with rough bed and rough sidewalls, the free-surface secondary currents become relatively smaller and larger, respectively, compared with that of plain channel flows. Also, open-channel flows over vegetation are simulated. The computed bottom vortex occupies the entire water depth, while the free-surface vortex is reduced. The contours of turbulent anisotropy and Reynolds stress are presented with different density of vegetation. The budget analysis of vorticity equation is carried out to investigate the generation mechanism of secondary currents. The results of the budget analysis show that in plain open-channel flow, the production by anisotropy is important in the vicinity of the wall and free-surface boundaries, and the production by Reynolds stress is important in the region away from the boundaries. However, this rule is not effective in vegetated channel flows. Also, in plain channel flows, the vorticity is generated mainly in the vicinity of the free-surface and the bottom, while in vegetated channel flows, the regions of the bottom and vegetation height are important to generate the vorticity.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.25 no.4
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• pp.501-507
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• 2021

Neural networks with differentiable activation functions are differentiable with respect to input variables. We improve the approximation capability of neural networks by using the gradient and Hessian of neural networks to satisfy the differential equations of the problems of interest. We apply differential neural networks to the pricing of financial options, where stochastic differential equations and the Black-Scholes partial differential equation represent the differential relation of price of option and underlying assets, and the first and second derivatives of option price play an important role in financial engineering. The proposed neural network learns - (a) the sample paths of option prices generated by stochastic differential equations and (b) the Black-Scholes equation at each time and asset price. Experimental results show that the proposed method gives accurate option values and the first and second derivatives.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.2 no.2
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• pp.15-36
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• 1977

일반적으로 기계의 분석법은 도해적 방법으로 대별할 수 있다. 도해적 방법이 간편하지만 그 정학성이 부정하고 해석적 방법은 복잡한 계산과정을 요구한다. 최근 많은 컴퓨터 시설은 해석적 방법의 활용을 가능케 하였으나 간단한 기구의 분석은 EH한 경제적인 면에서 컴퓨터의 광범위한 사용을 어렵게 하고 있다. 본 연구는 소형 계산기를 이용하여 크랭크로커 기구를 분석할 수 있는 분석적 방법을 위한 방정식을 유도하고 이 방법을 동력 이앙기의 직촌기구의 분석에 적용하였다. 기구 표시법으로 크랭크-로커 기구를 심볼 방정식으로 나타내고, 기구상의 각 링크에 고정된 좌표계를 3$\times$3행렬식을 이용하여 좌표계를 전이 시키는 방법으로 방정식들을 유도하였다. 크랭크-로커 기구의 링크상의 어떤 한점의 위치벡타를 행렬 방정식으로 표시하고 이 행렬 방정식을 일차, 이차 미분하여 그 점에 대한 속도와 가속도 방정식은 유도하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.7
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• pp.586-591
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• 2007

The effects of cancellation errors on the convergence characteristics of preconditioned Euler equations at low Mach numbers are analyzed. Flows in a two-dimensional channel with a circular bump are calculated at different Mach numbers. It is shown that the cancellation error in the energy equation grows faster than those in the other equations as the Mach number decreases. It is also shown that the cancellation problem of the energy equation can be alleviated by multiplying the inversion of the preconditioner.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.13 no.7
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• pp.1475-1482
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• 2009

In this paper, a computer simulation is developed for isotachophoretic protein separation in a serpentine micro channel for optimal lab on a chip design using 2D Finite Element Method. This 2D ITP model is composed of 5 components such as hydrochloric acid as Leader, caproic acid as terminator, acetic acid and benzoic acid as two proteins, and histindine as background electrolyte. The computer model is based on mass conservation equation for 5 components, charge conservation equation for electric potential, and electro neutrality condition for pH calculation. For the validation of the 2D spatial ITP model, the results are compared with the Simul5 developed by Bohuslav Gas Group. The simulation results are in a good agreement in a ID planar channel. This proves the precision of our model. The 2Dproteinseparation is conducted in a 2D curved channel for Lab on a chip design and dispersions of proteins are revealed during the electrophoretic process in a curved shape.