• Journal of computational fluids engineering
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• v.2 no.2
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• pp.73-79
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• 1997

VOF 방법에 의한 자유표면 유동계산의 정확성을 개선하기 위해 이차정도 모델을 개발하였다. 개발된 이차원 모델의 정확성을 비교하기 위하여 여러 가지 크기의 원형 및 Solitary wave형상의 자유표면 유동을 통하여 기존에 개발된 두 가지의 일차정도 모델과 비교하였다. 비교결과 반경이 큰 원과 같이 곡률이 작은 형상의 경우에는 일차정도 모델도 비교적 정확한 결과를 보여주고 있으나 작은 반경의 원형이나 Solitary wave와 같이 곡률이 큰 형상의 경우 일차정도 모델은 많은 오차를 보여주는 반면에 이차정도 모델은 어느 경우에나 매우 정확한 결과를 보여준다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.30 no.2
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• pp.98-111
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• 1993

Two-dimensional nonlinear free-surface wave problems are analyzed with consideration of viscosity. Navier-Stokes equation and continuity equation are solved by the application of Finite Analytic Method, and MAC scheme is used far the treatment of free surface. Surface tension effect is also considered and laminar flow is assumed. The free-surface waves in shallow water, the flows around a vortex-pair with free surface and the wave ahead of a rectangular body are simulated to test the present numerical scheme. In the shallow water problem, viscous effect due to the friction on the bottom is observed. In the second problem, the approach of a vortex-pair to the free surface is simulated to examine the interaction of vortex-pair with the free surface. In the third problem, the wave ahead of a semi-infinite floating body is simulated.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.8 no.3
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• pp.116-121
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• 2005

In the present paper, a new calculation algorithm far solving large scale environmental or geophysical flows with free surface is proposed where the non-hydrostatic pressure component is taken into consideration. Predictor-corrector fractional step approach with explicit, forward time marching scheme in the sigma coordinate system is employed. In order to validate the present calculation algorithm and to estimate the effects of non-hydrostatic pressure on resultant flow and free surface movements, example calculations are carried out for typical steady and unsteady flow problems. Present method can be applied to the meso-scale free surface flows with complex bottom topography where MAC-like 3-d hydrodynamic calculations are quite ineffective and uneconomic.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.11 no.2
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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.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.31 no.2
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• pp.45-56
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• 1994

A computationally efficient numerical method based on potential flow is developed for time-domain simulation of the nonlinear free-surface flows around a 2-dimensional hydrofoil. This numerical method, namely, spectral/boundary-element method, is a mixed one of the high-order spectral method and the boundary-element method in time-domain. The high-order spectral method is used to calculate the nonlinear evolution of free-surface, and the boundary-element method is used to calculate the effects of the hydrofoil and the shed vortex. As application examples, nonlinear free-surface flows around a 2-dimensional hydrofoil which starts from the rest and translates near the free-surface with or without harmonic oscillations are calculated. Nonlinear/unsteady results of free-surface waves and hydrodynamic farces are shown and discussed. Particularly, the results of steady-state which are obtained as a special case of the present unsteady solution are compared with others' calculated and experimental results, and good agreements are observed.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.12
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• pp.1027-1034
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• 2014

The shear stress on a surface due to the thin film fluid flow is an important issue. In case of a rotating disk, the fluid is delivered to the edge of the disk by centrifugal force, which acts as a body force on the fluid. Wear of a surface is affected by the shear stress acting on the surface and curvature. In this study, we utilize computational fluid dynamics software to model the ratio of curvature and local shear stress on solid surfaces. The key goal of the study is to determine an optimized curvature for the thin film fluid flow on a solid surface in order to minimize the local shear stress affecting the wear of this surface. Our results on the effects of curvature will be utilized for the design of devices that utilize thin film fluid flow on a solid surface, such as rotating-disk spray systems and thin film coating.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.35 no.1
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• pp.15-23
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• 1998

Characteristics of turbulence beneath the free surface around a blunt bow are numerically-investigated. Three dimensional wavier-Stokes and continuity equations are solved for the simulations.. The Large Eddy Simulation(LES) with the external disturbance is performed to simulate the turbulent free surface flow called sub-breaking wave. The result shows that the free surface fluctuates beyond a certain critical condition and the characteristics of the fluctuation are similar to the turbulent boundary layer flow around a solid body.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.13 no.3 s.33
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• pp.114-122
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• 1999

준쇄파(쇄파발생정 리플형태의 불안정파)를 수치적으로 해석하고 예측하기 위하여 수중날개를 대상으로 점성유동장의 계산을 수행하였다. Navier-Stokes 방정식을 사용하여 자유수면을 계산하였고 정도향상을 위하여 Euler 형태의 자유표면조건에 고차의 유한차문법을 적용하였다. 이산화 과정에서 자유표면 격자에 3차 풍상미분항을 적용시켜 수치계산을 수행하였고, 계산결과를 사용하여 준쇄파의 생성조건을 규명하였다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.12 no.1
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• pp.85-98
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• 1998

본 논문의 수치해법은 경계치문제를 풀기 위하여 코시이론(Cauchy's theorem)을 사용하였다. 경계치문제는 완전한 물체표면조건과 자유표면조건을 만족시키는 초기치문제로 귀결된다. 현 수치해법에서 무한영역은 수치계산 영역인 비선형 영역과 선형 자유표면조건을 만족하는 선형영역으로 나누어진다. 선형영역의 해는 과도 그린(Green)함수를 사용하여 정합조건을 부과함으로써, 수치계산은 비선형 영역에서만 수행된다. 본 논문에서 저자는 수치계산 영역에서 코시이론을 사용하여 적분방정식을 도출하였고, 무한영역의 해는 정합면에서 과도 그린함수를 사용하여 표현하였다. 본 수치계산에서 자유표면에 요소 재분배법을 적용함으로써 쇄파현상에 대해서도 안정적인 수치해석을 할 수 있었다. 본 논문에서 개발된 수치방법을 적용한 문제는 다음과 같다. 첫째는 자유표면에서 실린더가 강제동요하는 경우에 자유표면형상과 힘을 계산하여 이전의 실험치 및 계산치와 비교하였다. 두번째로는 실린더가 자유수면하에서 일정한 속도로 항주하는 경우에는 조파저항과 양력을 계산하여 고차 스펙트럴법과 비교하였다.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.7 no.4
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• pp.216-223
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• 2004

A nonlinear sloshing problem is numerically simulated. During excessive sloshing the sloshinginduced impact load can cause a critical damage on the tank structure. A three-dimensional free-surface flow in a tank is formulated in the scope of potential flow theory. The exact nonlinear free-surface condition is satisfied numerically. A finite-element method based on Hamiltons principle is employed as a numerical scheme. The problem is treated as an initial-value problem. The computations are made through an iterative method at each time step. The hydrodynamic loading on the pillar in the tank is computed.