• 한국지진공학회논문집
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• 제9권2호통권42호
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• pp.71-80
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• 2005

유체자유수면의 동적거동을 합리적으로 예측하기 위해서는 비선형 특성을 보이는 자유수면의 동역학적 경계조건을 고려해야할 뿐만 아니라 시간에 따라 변화하는 자유수면의 위치변화에 따른 운동학적 경계조건을 고려하여야 한다. 이러한 문제는 대상구조물이 3차원이 될 경우 더욱 복잡해지므로 3차원 비선형 유체자유수면의 해석은 이론해의 도출이 어려우며 수치해석 방법을 이용하는 것이 효과적이다. 본 연구에서는 수치해석 안정성이 높고 3차원 문제에서도 하나의 변수로 유체거동을 모사할 수 있는 arbitrary Lagrangian-Eulerian approach 를 경계요소에 적용하여 효율적이며 안정적인 유체 대변형 해석기법을 개발하였다. 개발된 기법은 향후 자유수면의 비선형 효과를 고려한 유체-구조물 상호작용 해석에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.49-53
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• 2017

본 연구에서는 이동형 소방용수 저장탱크 내의 소방용수의 낙하를 단순화하고 이 낙하에 따른 자유수면의 출렁임을 수치 해석하여 수직 벽면에 미치는 동수력을 계산하였다. 소방용수의 낙하에 따른 자유 수면의 출렁임을 수치해석하기 위해 Jang에 의해 개발된 분산관계 보존 방법을 이용하였다. 또한, 다양한 자유 수면의 출렁임을 수치 해석하고자 소방용수의 낙하 높이, 낙하 위치 및 물기둥 폭 조건에 대해 계수 영향 해석을 수행하였다. 따라서 본 연구를 통해 분산관계 보존 방법을 통한 소방용수 저장탱크 내의 자유 수면의 출렁임을 효과적으로 수치 해석할 수 있었고 소방용수 저장탱크의 동수력 영향을 예측하는 데에 적용 가능성을 엿볼 수 있었다.

• 한국항만학회지
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• 제12권1호
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• pp.87-93
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• 1998

항만공학 분야의 해양파 문제에서 비선형이 강한 자유수면 문제를 수치적으로 해석하였다. 자유수면 격자를 유한차분법의 이산화 과정을 통해 재연한 것으로 자유표면 경계조건에 3차 미분항을 추가시켜 수치실험을 수행하였다. MAC 방법에 새로운 수치 기법을 도입하여 수면깊이 및 받음각에 따른 수치결과를 기존의 방법과 상호 비교하였다. 본 수치연구는, 점성유동장 계산에서 3차 풍상미분항이 자유표면파 생성에 효과가 크게 나타남을 보여 주었다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2000년도 춘계 학술논문발표회 논문집
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• pp.241-246
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• 2000

최근 들어 집중호우 및 게릴라성 호우 등 이상강우로부터 야기되는 급격한 하천유량의 증가는 교량에서의 세굴에 대한 안정성 여부에 큰 문제를 야기하고 있다. 홍수시에는 유량이 교량의 상관 위로 월류하게 되는 경우가 생기게 되며, 수심의 증가에 따라 상판의 일부분 또는 전체가 물이 잠기게 된다. 이때의 흐름은 압력흐름 상태를 가지게 되어 세굴의 발달을 더욱 크게 만들게 된다. 흥수시 압력흐름에 대한 위험은 일반 흐름에서보다 훨씬 크며 100년 빈도의 홍수사상일 지라도 그 효과는 500년 빈도의 홍수사상보다 더욱 크게 될 것이다. 기존의 세굴에 대한 연구의 대부분은 자유수면을 기초로 하고 있으며 이에 따라 많은 세굴방정식들도 자유수면에 대해서만 이루어지고 있다. (중략)

• 한국해양공학회지
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• 제9권2호
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• pp.75-82
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• 1995

The free surface effects on the aerodynamic performance of 2-D wings are investigated based on the potential flow approximation. The wing is represented b source and vortex distributions on the wing surface. The steady free surface effect is taken into account by source distribution on the free surface and the velocity potentials of air and water flows are obtained. Using three different techniques, namely, positive image method, inverse image method and source distribution method, numerical results are obtained for wave elevation, pressure distribution and lift coefficient with various foil sections. The wave elevation calculated by the inverse image method is shown to be very small even at higher speeds so that the free surface effect on the performance of wings is regraded negligible. However, the wave elevations by the positive image method and source distribution method are relatively high at higher speeds and accordingly the free surface effects on wings can not be neglected.

• 한국해양공학회지
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• 제11권2호
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• pp.70-76
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• 1997

수치격자의 크기제한에 의한 자유표면 유동해석 문제를 효율적으로 다루기 위하여 자유표면의 모든 격자를 x 방향으로 4,8,12개로 등분할 하고, y 방향으로는 4개로 잘라서 계산하였다. 이중격자 또는 삼중격자로 Navier-Stokes 방정식의 각항에 크기가 다른 격자를 사용해 효율을 향상시키는 계산방법의 연장으로, 본 논문에서는 자유표면 방정식에 보다 세분화된 격자를 적용해, Marker Particle 이동 및 자유수면 형성에 효율향상을 줄수 있는 수치방법을 도입하였다. 계산결과에 의하면 초기사용 격자가 coarse한 경우가 본방법의 효과가 커짐을 알 수 있고 대상물로는 층류유동에서 Wigley모형과 낭류유동의 S103 모형이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1244-1251
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• 2022

지난 10년간 선박의 횡동요 복원력 상실에 의한 해양사고가 지속해서 증가하고 있어, 횡동요 운동을 효과적으로 줄일 수 있는 장치가 필요한 실정이다. 횡동요 감쇄 탱크는 단순한 설치만으로 횡동요 저감을 가져오는 대표적인 수동형 제어장치로 그 장점이 널리 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 U-튜브형 횡동요 감쇄 탱크의 수치해석 기법을 개발하고자 한다. 특히, 해석기법의 검증을 위해 자유수면 높이를 실험을 통해 계측하였다. 수치해석기법은 메쉬 의존성, 난류모델 (k-𝜖, k-𝜔, Reynolds Stress Model), 시간 간격 크기 및 반복횟수 등의 영향을 비교하여 개발하였다. 최종적으로 개발된 해석기법은 Realizable k-𝜖이 난류 모델에 10-2s 수준의 시간 간격 크기와 15회의 반복횟수를 적용하였다. 2가지의 U-튜브형 감쇄 탱크의 조건에서 계측된 자유수면 높이를 이용하여 개발된 해석기법을 검증하였다. 본 연구의 수치해석은 RANS 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+ (ver. 17.02)을 이용하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.21-32
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• 1992

자유 수면하를 영각을 가지고 일정 속도로 전진하는 3차원 물체가 만드는 자유 표면 흐름에 대한 수치해를 보인다. 해를 구하기 위해 물체 표면에 Havelock 쏘오스와 법선 다이폴을, Wake 면에는 Havelock 법선 다이폴을 분포시키는 교란 속도 포텐시얼을 기저로 한 패널법을 이용하였다. Trailing Edge의 윗면과 아랫면의 압력 등가 조건을 정확히 만족시키기 위해 반복 기법을 이용한 압력 Kutta 조건을 사용하였다. 무한 유체 영역에 놓인 Ellipsoid와 사각 Wing에 대해 계산 프로그램을 검증한 후 자유 수면하에 잠수하여 전진하는 Spheroid와 스트럿에 대한 문제를 다루었다. 본 연구에서 채택한 Panel Method는 자유 표면 효과, 3차원 물체의 형상을 고려하여 물체에 작용하는 동유체력을 비교적 정확하게 예측하였으며 특히 Wake 형상은 동유체력 계산에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제11권2호
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• pp.95-106
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• 1999

마찰의 효과가 고려된 유한 진폭 천수방정식을 이용하여 잠제 주변의 파랑장, 잠제에 의하여 발생되는 반사파와 투과파 뿐만 아니라 시간과 공간에 따른 자유수면 및 흐름의 동수역학적인 거동 특성을 해석할 수 있는 Lax-Wendroff 유한차분 수치모형이 수립되었다. 비선형 규칙파와 고립파가 입사하는 경우에 대한 해석 결과를 기존의 수치해 및 실험자료와 비교하여 수치모형이 만족스럽게 검증되었다. 규칙파에 대한 해석에서 잠제 전면에서 발생되는 반사파와 관련된 시간과 공간에 따른 자유수면의 변화나 흐름특성이 투과파의 그것보다 강하게 발생되는 것으로 나타나, 본 연구에서 해석된 제한적인 조건하에서는 잠제가 외해에서 내습하는 파랑에너지를 효율적으로 차단하는 것으로 밝혀졌다. 그러나 고립파의경우는 대부분의 파랑에너지가 잠제에 의하여 차단되지 않고 투과되는 것으로 나타났다. 마지막으로 파랑장의 동수역학적인 거동특성으로부터 잠제를 피복하고 있는 피복재의 안전성과 관련된 해석이 간접적으로 수행되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.107.2-107.2
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• 2010

본 연구에서는 지진해일의 전파 과정을 모의함에 있어 선형 천수방정식의 수치분산을 이용하는 기법이 아닌 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하는 유한차분기법을 제안하였다. 기법의 정확성을 검증하기 위하여 Gauss 분포의 초기 자유수면변위를 갖는 문제에 착용하여 선형 Boussinesq 방정식의 해석해와 비교하였다. 그 결과 기존의 선형 천수방정식을 차분화한 수치모형에 비하여 정확한 결과를 제공하였고 분산보정기법을 이용한 수치모형과 동일한 정확도를 보였으나 본 수치모형을 이용했을 때 계산 효율이 개선되었다.