• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.98-111
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• 1993

2차원 비정상 비선형 자유표면파를 해석하고 자유표면파에서의 점성효과를 관찰하였다. 유동장내의 Navier-Stokes 방정식과 연속방정식을 풀기 위해 유한해석법을 적용하였고, 자유표면의 처리를 위해 MAC 기법을 적용하였다. 그리고, 자유표면에서는 표면장력을 고려한 경계조건을 적용하였으며, 층류에 대한 점성효과만을 고려하였다. 계산모델은 천수역에서의 점성영향, 자유표면 근처에서의 보오텍스 쌍(vortex-pair)의 거동 및 전진하는 부유체 앞에서의 자유표면파문제 등이다. 천수역문제에서는 바닥과의 마찰에 기인한 자유표면파의 변화를 고찰하였으며, 특히 고립파에 대한 적용으로서 파고의 감소정도, 수직벽면에서의 파상승(wave run-up) 및 수심의 변화로 인한 유장변화 등을 살펴보았다. 보오텍스 문제에서는 보오텍스의 이동에 따른 자유표면주위의 유동변화를 관찰하였으며, 사각부유체 주위의 유동문제에서는 전진속도의 차이에 따른 자유표면파의 차이 및 물체주위의 유동특성을 관찰하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제8권3호
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• pp.116-121
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• 2005

본 연구에서는 자유표면을 갖는 대규모의 환경유동의 해를 구하는데 있어 비정수압의 효과를 고려하는 새로운 계산 기법을 제시하였다. Sigma 좌표계에서 시간은 전진차분으로, 공간은 중간차분 및 풍상차분을 혼합하여 2단계 해법을 도입하였다. 계산기법의 타당성과 유효성을 검증하기 위하여, 자유표면을 갖는 정상유동과 비정상유동에 대한 전형적인 예를 설정하여 정수압 계산과 비정수압 계산을 수행하고 이들을 비교하였다. 계산결과 복잡한 해저지형을 갖는 자유표면 유동에 있어, 지정수압효과가 무시할 수 없는 유동영역이 존재함이 입증되었으며, MAC기법과 같은 3차원 유체동역학적 기법을 적용하기에는 비경제적인 문제에 대해 본 계산기법이 매우 유효하게 적용될 수 있다는 가능성이 입증되었다.

• 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.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2018년도 공동국제학술발표회
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• pp.86-86
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• 2018

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.17-24
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• 2017

미시적인 관점에서 물표면 주위에 위치한 물 입자와 공기 입자는 끊임없이 서로 상호작용을 한다. 이러한 상호작용은 대량의 작은 물 입자들이 엷게 흩날리는 상황이 표현되는 폭포나 바다에서 명확하게 나타난다. 즉, 엷게 퍼진 작은 물 입자들로 인해 물과 공기사이의 표면경계가 불분명해지며 이 부분에서 공기와 물 입자간의 상호작용으로 인해 급격한 와류현상이 나타나게 된다. 그러나 기존 입자 기반 물 시뮬레이션에서는 유동에 의해 나타나는 자기와류 (self-trubulent)에만 집중하였고, 자유표면 근처에서 공기에 의해 표현되는 부차적인 와류 현상에 대해서는 고려하지 못했다. 유체표면의 움직임에 집중된 모델링으로 인해 대량의 작은 물 입자들이 엷게 흩날리는 장면을 사실적으로 연출하기에는 한계가 있다. 우리는 1) 물 표면에서 공기의 역할을 담당하는 공기 입자 층을 적응적으로 생성하고, 2) 물과 공기를 서로 다른 상 (phase)으로 모델링하여 자유표면 근처에서 발생하는 와류를 사실적으로 표현하는 기법을 제안한다. 결과적으로, 우리는 공기에 의해 표현되는 와류를 입자기반 프레임워크에서 효율적으로 다루어 계산속도 및 결과측면에서 기존기법보다 개선된 결과를 얻었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.45-56
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• 1994

2차원 수중익 주위의 비선형 자유표면 유동을 시간영역에서 시뮬레이션할 수 있는 수치해법이 개발되었다. 본 수치해법은 고차 스펙트럴법과 경계요소법을 조합한 스펙트럴/경계요소법(spectral/boundary-element method)이며, 자유표면은 고차 스펙트럴법에 의해 그리고 수중익과 후류 보오텍스는 경계요소법에 의해 다루어 진다. 본 방법은 자유표면과 수중익의 비선형/비정상 상호작용문제에 폭넓게 적용될 수 있으며, 특히 스펙트럴법을 사용하므로 자유표면 유동을 매우 효율적으로 다룰 수 있다. 적용예로 정지상태에서 출발하여 자유표면 근처에서 균속 전진운동 또는 전진 및 동요운동을 하는 경우가 다루어 졌고, 자유표면파와 동유체력에서의 비선형/비정상 효과들이 보여지고 있다. 비정상해의 특수한 경우로 얻어지는 정상상태의 계산결과들이 다른 이론 또는 실험결과들과 비교되었으며, 좋은 일치를 보이고 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제12권2호통권28호
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• pp.79-86
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• 1998

A three-dimensional WIG (Wing In Ground effect) moving above free surface is numerically studied by means of finite difference techniques. The air flow field around the WIG is analyzed by MAC (Marker & Cell) method, and interactions between WIG and the free surface are appeared as the variation of pressure distribution acting on the free surface. To analyze the wavemaking phenomena by those pressure distributions, the NS (Navier-Stokes) solver is employed in which nonlinearities of the free surface conditions can be included. Through the numerical simulation, Cp values and lift/drag ratio are carefully reviewed by changing the height/chord ratio. The section shape of model is NACA0012 with the span/chord ratio of 3.0. Through computational results, it is confirmed that the effect of free surface is small enough to treat it as a rigid wavy wall.

• 대한조선학회지
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• 제26권2호
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• pp.25-31
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• 1989

정규칙파 중에서의 이차원 주상체의 대진폭 운동이 시간영역 수치계산법에 의해 다루어졌다. 물체표면 경계조건을 각 순간의 실제 물체표면에서 적용하므로 대진폭 운동에서 고려되어야 하는 물체 위치변화 및 형상변화 등에 의한 비선형효과가 고려되고 있으며, 자유표면에서의 비선형효과는 고려되지 않는다. 단순강제동요 및 자유동요문제에 적용된 바 있는 물체 표면 소오스 분포와 자유표면 스펙트럴 표현방법이 입사파의 강제력을 포함하도록 확장 적용되었고 물체의 운동응답은 시간적분법에 의해 계산되었다. 잠수 및 부유주상체의 대진폭 운동이 시간영역에서 직접 시뮬레이션되어 비선형 효과들이 보여지고 있으며, 대진폭 운동시 파강제력에 영향을 미치는 비선형효과가 고찰되어, 물체와 유체입자의 상대운동이 수평 및 수직방향 시간평균력들에 상당한 영향을 미침이 보여지고 있다.

• 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.

• 한국해양공학회지
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• 제14권1호
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• pp.11-16
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• 2000

수중날개를 대상으로 임의로 변형하는 이층류의 수직계산을 수행하였다. 계산은 비구조격자와 접면포착법을 이용하여 자유표면의 형상을 결정하였다 본 연구에 의하면 낮은 물속 깊이와 높은 프루드수에서 쇄파현상이 발생하였다 수중날개에 대하여 쇄파형상의 효과를 연구하였고 실험값과 계산값을 상호비교함으로서 격자의 민감성을 수직적으로 확인하였다.