• Title/Summary/Keyword: 직교격자

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Development of 2D Urban Inundation Analysis Model using Adaptive Mesh Refinement Method (메쉬 세분화 기법을 이용한 2차원 침수해석 모형의 개발)

  • Lee, Seung-soo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2016.05a
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    • pp.93-93
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    • 2016
  • 최근 증가하고 있는 기후변화에 의해 설계빈도를 상회하는 강우의 발생빈도가 증가하고 있으며, 이로 인한 도시유역의 내수범람 피해가 증가하고 있다. 도시유역에서 발생하는 침수 피해의 경우 인적 물적 자원이 집중되어 있는 도시의 특성으로 인해 침수로 인한 직접적 피해 규모가 상당할 뿐만 아니라 침수 발생 후 세균 및 박테리아에 의해 발생하는 수인성 전염병의 유행 등과 같은 2차적 피해 또한 심각한 사회적 비용을 초래할 수 있어 도시유역의 침수 피해를 저감시키기 위한 대책이 절실히 요구되어지고 있다. 도시유역의 침수를 예방하기 위한 대책은 구조적 비구조적 대책으로 구분되어 질 수 있으며 구조적 대책의 경우 침수 피해 예방에 직접적인 효과를 낼 수 있다는 장점이 있으나 대규모 사업예산 및 사업 기간으로 인해 직접적 효과를 보기까지 상대적으로 긴 시간이 필요할 뿐만 아니라 사업 진행 중 대상지역 거주민들의 민원으로 인한 갈등 조정 등으로 인해 사업실행에 어려움을 겪고 있다. 이러한 측면에서 비구조적 대책의 일환인 수치해석을 통한 침수피해 재현 및 침수원인 파악을 통한 구조개선 제안은 구조적 대책의 단점을 보완할 수있는 좋은 대안이 될 수 있다. 도시유역의 경우 비도시유역과 대조적인 차이점으로는 높은 비율의 불투수층, 복잡한 지형, 다수의 인공 구조물 및 배수관망 시스템 등을 들 수 있으며, 침수해석 모형의 정확도를 높이기 위해서는 복잡한 지형의 효율적인 처리가 무엇보다 중요하다. 일반적으로 이용되는 2차원 침수해석 모형들은 직교구조 격자 또는 비구조 격자를 이용하여 지형을 묘사하고 있으며 DEM 자료를 직접 사용하는 직교구조 격자의 경우 지형 데이터 생성이 상대적으로 쉽다는 장점이 있으나 복잡한 지형을 표현하기 위해서는 불필요한 지역까지 높은 해상도를 이용해야 하며 이로 인하여 모의시간이 지나치게 길어지는 문제점이 발생한다. 비구조 격자의 경우 상대적으로 복잡한 도시 유역을 잘 묘사할 수 있다는 장점이 있으나 격자망 생성에 필요한 데이터가 많고 격자망 생성에 지나치게 많은 시간과 노력이 소요된다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 위에서 언급한 두 가지 방법의 장점만을 취할 수 있도록 메쉬 세분화 기법을 이용한 2차원 침수해석 모형을 개발 하여 복잡한 지형은 고해상도 메쉬를 이용하여 보다 자세히 묘사하고 상대적으로 복잡하지 않은 지형은 저해상도 메쉬를 이용하여 계산시간을 단축시킬 수 있도록 하였다. 수치해석 기법으로는 엇갈림 격자를 이용하는 Leap-Frog 기법과 유한차분 (Finite difference Method)기법을 이용하였다.

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A Grid Adaptation Method Using the Chimera and Patched Grid Systems (중첩격자계와 접합격자계를 이용한 적응격자 기법)

  • Kim, De-Hee;Kwon, Jang-Hyuk
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.33 no.10
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    • pp.17-25
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    • 2005
  • A grid adaptation method within systems of chimera and patched grids is presented. Problem domains are divided into near-body and off-body fields. Near-body field is filled with curvilinear body-fitted grids that extend only a short distance from body surfaces and connected to other grid systems via chimera domain connectivity method. Off-body field is filled with patched uniform cartesian grids of varying levels of refinement. This method gives flexibility in grid generation and efficient adaptation capability. Several numerical experiments including 2D store separation were performed to show the performance of the proposed adaptation method.

Improved Super-Orthogonal Space Time Codes for Fast Rayleigh Fading Channels (고속 레일리 페이딩 채널에 적합한 개선된 초직교 시공간 격자 부호)

  • Kim, Chang-Joong;Heo, Seo-Weon;Lee, Ho-Kyoung
    • The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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    • v.32 no.9C
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    • pp.820-825
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    • 2007
  • Super-orthogonal space-time trellis code (SOTTC) uses the expanded set of the orthogonal space-time block code to obtain coding gain and diversity gain without loss of transmit rate. In SOSTTCs, signal set expansions are performed by rotating the first column of the code matrix. The rotating phases used previously were selected to avoid the signal constellation expansion rather than the performance improvement. In this paper, we make a design criterion to select the proper rotating phase to improve the performance of SOSTTCs for fast Rayleigh fading channels. In addition, we design improved SOSTTCs by using the proper rotating phase. Simulation results are also provided to confirm our SOSTTCs are superior to the previous SOSTTCs in the view of BER performance.

The numerical grid generation using the nearly orthogonal boundary-fitted curvilinear coordinate systems (근사직교 경계고정 곡선좌표계를 사용한 수치적 격자생성)

  • 맹주성;신종균
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.12 no.3
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    • pp.561-565
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    • 1988
  • In the present study, a new method of generating a nearly orthogonal boundary-fitted coordinate systems with automatic grid spacing control is introduced. Applications of the method to a two dimensional simply-connected region is then demonstrated. The nearly orthogonal boundary-fitted method has the following features, (a) Strong grid control in the .eta.-direction can be made, (b) The generated boundary-fitted coordinates are nearly orthoronal, (c) Both the .xi.-and .eta.-direction control function are mathematically derived. Especially the .eta.-direction control function is derived under the assumption that the .eta.-direction grid spacing is by far smaller than the .xi.-direction grid spacing when the .eta.-direction grid line is strongly clustered. (d) The grid control functions are dynamically adjusted by the metric scale factors imposed on the boundary. The control function is fully automatic and eliminates the need of user manipulation of the control function.

Numerical Simulations of Suspended Sediment Concentration of Wide Open-Channel Flow with Longitudinal Bedforms (연속적인 횡방향 바닥형상을 갖는 폭이 넓은 개수로 흐름의 부유사 농도분포 수치모의)

  • Choi, Sung-Uk;Park, Moon-Hyeong;Kang, Hyeong-Sik
    • 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.

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Analysis of Added Resistance using a Cartesian-Grid-based Computational Method (직교격자 기반 수치기법을 이용한 부가저항 해석)

  • Yang, Kyung-Kyu;Lee, Jae-Hoon;Nam, Bo-Woo;Kim, Yonghwan
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.50 no.2
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    • pp.79-87
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    • 2013
  • In this paper, an Euler equation solver based on a Cartesian-grid method and non-uniform staggered grid system is applied to predict the ship motion response and added resistance in waves. Water, air, and solid domains are identified by a volume-fraction function for each phase and in each cell. For capturing the interface between air and water, the tangent of hyperbola for interface capturing (THINC) scheme is used with a weighed line interface calculation (WLIC) method. The volume fraction of solid body embedded in a Cartesian-grid system is calculated by a level-set based algorithm, and the body boundary condition is imposed by volume weighted formula. Added resistance is calculated by direct pressure integration on the ship surface. Numerical simulations for a Wigley III hull and an S175 containership in regular waves have been carried out to validate the newly developed code, and the ship motion responses and added resistances are compared with experimental data. For S175 containership, grid convergence test has been conducted to investigate the sensitivity of grid spacing on the motion responses and added resistances.

Inverse Radiation Analysis of a Two-Dimensional Irregular Geometry Using Unstructured Triangular Meshes (비정렬 삼각 격자를 이용한 2 차원 비직교 형상에서의 역복사 해석)

  • Yi, Kyung-Joo;Baek, Seung-Wook;Kim, Man-Young
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.35 no.6
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    • pp.561-567
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    • 2011
  • The inverse radiation analysis of a two-dimensional irregular configuration using unstructured triangular meshes is presented. In this study, an enclosure filled with an absorbing, emitting and scattering medium with diffusely emitting and reflecting opaque boundaries is considered. The finite volume method is applied to solve the radiative transfer equation in order to simulate the measured incident radiation values which are used as input data for the inverse analysis. The conjugate gradient method is adopted for the estimation of wall emissivities by minimizing the objective function at each iteration step. To verify the performance of the unstructured grid system, we compare the results with those using a structured grid system for the two-dimensional lopsided shape. The effect of measurement errors on the estimation accuracy is also investigated.

Numerical Simulation for Behavior of Tidal Elevation and Tidal Currents in the South Sea (남해안의 조위 및 조류거동 수치모의)

  • Kwon, Seok-Jae;Kang, Tae-Soon
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.19 no.3
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    • pp.253-265
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    • 2007
  • This study applied the previous results of the NAO model, a tidal correction model, to the open boundary condition for the behavior of tidal elevation and tidal currents in the South Sea. This study used the EFDC model considering the wetting and drying problem and using the $\sigma-coordinate$ as a vertical coordinate and generated two mesh cases of the constant grid size of 2.0 km and the variable grid size of $0.5\sim2.0km$. The numerical results for the tides showed that the predicted results were in quite good agreements with the observational data acquired from the tidal stations of the NORI. The predicted tides were observed to propagate from the east area to the west area in the South Sea. The verification results reveal that the numerical results are more correlated with the measured tidal data as the grid size decreases. The grid size of 2 km results in proper simulation of tidal currents in wide waterway and offshore area whereas the numerical results from the grid size of 0.5 km tend to somewhat underestimate the tidal currents affected by narrow waterway and topography in inner-bay.

Evaluation of Tensile Characteristics of Cementitious Composites Reinforced by Auxetic Mesh (음의 포아송비 거동 격자체로 보강한 시멘트 복합체의 인장특성 평가)

  • Kim, Won-Woo;Lee, Jang-Hwa;Moon, Jae-Heum
    • Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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    • v.5 no.2
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    • pp.192-197
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    • 2017
  • Typical materials including concrete behaves with positive poisson's ratio when external force is applied. However, it is also available to manufacture a grating system which has negative poisson's ratio(Auxetic). In this study, double arrow type 2-D auxetic mesh was manufactured and mechanical behaviors were observed. Also, direct tensile tests of cementitious composites reinforced by auxetic mesh were performed and the results were compared with composites reinforced by typical mesh. The results showed that auxetic mesh more effectively restrained the deformation(shortening) of cementitious composites perpendicular to the load direction comparing with typical mesh.

Simulation of sedimentation on the beach using EFDC model (EFDC모형을 이용한 해빈 퇴적 모의)

  • Kim, Kwang-Min;Seong, Chung-Hyun;Jung, Ki-Woong;Jeong, Han-Seok;Park, Seung-Woo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2011.05a
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    • pp.333-333
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    • 2011
  • 배수갑문 외측에 발생하는 유사 퇴적 현상으로 인하여 배수갑문의 통수능이 감소하게 되는데, 이로 인하여 홍수 배제 능력과 조수 차단 능력이 감소하여 간척지의 홍수 피해와 침수 피해 등이 발생할 위험성이 증가한다. 본 연구에서는 대천 방조제 배수갑문 외측에 발생하는 유사 퇴적현상을 규명하기 위해, 3차원 수치 모형인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 모형을 이용하여 모의하였다. 격자망을 구성하기 위해서 SMS(Surface Water Modeling System) 모형을 이용하여 배수갑문이 위치하고 있는 방조제에 대한 격자체계를 구성하였다. 격자체계는 직교좌표계를 사용하여 4269개의 격자를 만들어 모형에 적용하였다. 수위 및 유량에 대한 경계조건은 기상자료, 조위관측소 자료, 배수갑문 운용자료를 통해 구축하였으며, 초기조건은 보령 조위자료를 이용하였다.

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