• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.24 no.4
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• pp.277-286
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• 2012

In the numerical simulation of wave fields using a multi-phase flow model that considers simultaneous flows of materials with different states such as gas, liquid and solid, there is need of an accurate representation of the interface separating the fluids. We adopted an algebraic interface capturing method called tangent of hyperbola for interface-capturing(THINC) method for the capture of the free-surface in computations of multi-phase flow simulations instead of geometrical-type methods such a volume of fluid(VOF) method. The THINC method uses a hyperbolic tangent functions to represent the surface, and compute the numerical flux for the fluid fraction functions. One of the remarkable advantages of THINC method is its easy applicability to incorporate various numerical codes based on Navier-Stokes solver because it does not require the extra geometric reconstruction needed in most of VOF-type methods. Several tests were carried out in order to investigate the advection of interfaces and to verify the applicability of the THINC method to wave fields based on the one-field model for immiscible two-phase flows (TWOPM). The numerical results revealed that the THINC method is able to track the interface between air and water separating the fluids although its algorithm is fairly simple.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.3
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• pp.363-370
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• 1999

This study presented an modeling method for the connections in mixed structure with reinforced concrete columns and steel beam using finite element method. The contacting surfaces between concrete and steel are modeled using master-slave contact algorithm and the incompatible mode elements were used in the steel tube subjected to bending. The characteristics of mixed structure was that diaphragm was used for transferring force from beam to column. The three dimensional nonlinear analysis was performed and the analytical results compared with experimental results in order to prove modeling method.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.293-293
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• 2018

관망내 흐름의 수치 모델링은 도시 침수 분석, 하수도 관의 손상 탐지 또는 하수도 시스템 설계와 같은 넓은 분야에 적용되는 매우 중요한 문제 중 하나이다. 관망내 흐름상태는 자유수표면이 존재하는 개수로 흐름과 자유수표면이 관내에 존재하지 않는 관수로 흐름, 그리고 개수로 흐름과 관수로 흐름의 경계지점에 혼합흐름상태가 존재한다. 개수로 흐름과 관수로 흐름의 해석을 위해서는 일반적으로 다른 지배방정식의 적용이 필요하며 이는 관망내 흐름해석을 어렵게 만드는 원인 중 하나가 된다. 이러한 어려움을 극복하기 위해서 관망의 흐름해석에는 일반적으로 Preissmann slot 모델이 널리 사용되고 있다. 그러나 그럼에도 불구하고, Preissmann slot 모델의 수치해석 시 수치진동으로 인한 수치적 불안정이 발생하기 쉬우며, 특히 개수로 흐름에서 관수로 흐름으로 넘어가는 혼합흐름상태에서 이러한 수치진동이 쉽게 발생하는 것으로 알려져 있다. 이러한 수치진동은 수치적 불안정성을 유발할 뿐만 아니라, 해의 정확성을 크게 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위해 Preissmann slot 모델의 새로운 수치기법을 제안하였다. Approximate Reimann flux solver와 Centred flux solver를 결합하여 하이브리드 해석기법을 개발하였다. 수지진동 발생하기 쉬운 실험들의 모의를 통하여 수치기법의 성능을 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.386-386
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• 2015

담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.378-385
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• 2012

Vent mixer can provide main flow directly into a recirculation region downstream of the mixer to enhance fuel-air mixing efficiency. Based on experimental results of three-dimensional velocity, vorticity and turbulent kinetic energy obtained by a stereoscopic PIV method, the performance of the vent mixer was compared with that of the step mixer which was used as a basic model. Thick shear layers of the vent mixer induced the increase of the penetration height. The turbulent kinetic energy mainly distributed along a boundary layer between the main flow and the jet plume. This turbulent field activates mass transfer in a mixing region, leading to the mixing enhancement.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.12
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• pp.1108-1114
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• 2007

The effect of oxidizer injection angle on the combustion characteristics of end-burning hybrid combustor is numerically investigated. Besides the previously studied parameter(injector arrangement, port diameter and O/F ratio), three different injection angle are considered: parallel angle to fuel surface(Case 1), +30 degree inclined angle toward the fuel(Case 2) and 30 degree inclined angle toward the nozzle(Case 3). It is found that Case 2 has the best mixing pattern in the upstream area but has the worst combustion efficiency since non negligible amount of unburned fuel is expelled from the nozzle. In contrast, though Case 1 and Case 3 showed relatively low mixing effect than the Case 2, they had high combustion efficiency. The comparison of numerical results between Case 1 and Case 3 demonstrate that no major difference is encountered, however, Case 1 is expected to have the best combustion efficiency due to the low residence time of the Case 3 injector which heads toward the nozzle.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.16 no.3
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• pp.5-13
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• 2000

In this study, the Disturbed State Concept (DSC) constitutive model is calibrated and modified for steel-sand interface by using the HiS S model for relative intact (Rl) state and the critical state model for the fuBy adjusted (FA) part in the material. The general formulation for implementation is developed. Then, the DSC model with modification for interface is implemented in finite element program based on the generalized Biot's theory. The interface test under one-way monotonic and two-way cyclic loading were numerically simulated using the finite element program modified in this study. The DSC predictions show improved agreement with the observed results from laboratory test. Overall, the computer procedure with the DSC allows relatively improved simulation ofthe soil-structure interaction problems.oblems.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.34 no.4
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• pp.99-107
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• 1997

A mixed type finite element method is applied to the nonuniform shear warping beam theory which is very useful for the structural analysis of thin-walled sectional beams considering the shear deformation. As known generally, it is shown that the mixed type finite element method, compared with the displacement type one, can give more balanced accuracy of results in calculating the stresses and displacements of the structure. In this paper, one typical example, the flexural-torsional problem of a discontinuously variable sectional beam under coupled end torsional moments, is selected and analyzed to validate the usefulness of the developed beam element.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.27 no.1
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• pp.61-72
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• 2006

Numerical studies on the influence of interaction between atmosphere and ocean on the variation of Karman vortex at the lee side of Jeju Island were carried out. Karman vortex tends to be occurred at limited height associated with Hanla mountain. And we can find clear Karman vortex at 900 hPa height in this study. One big vortex cell occurred at lee side of Jeju Island in the begging stage of its development and the cell was divided into three small cells as time goes by. And the strength and lifetime of small vortexes depend on the distribution of SST (Sea Surface Temperature). Weak gradient of SST makes long-lasting Karman vortex but produces weak potential vorticity at lee side of Jeju-do in comparison with the vortex under strong SST gradient. Strong SST gradient also increases not only the mixing depth but also the mixing ratio at lower level of troposphere. And the increased atmospheric mixing decreases the mechanical forcing due to isolated topography. Then the strength of Karman vortex at the lee side of Jeju Island becomes weak under strong gradient of SST. Thus the evolution of Karman vortex is closely related to distribution of SST around the isolated island.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.73-73
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• 2019

지구 표면의 약 2%에 해당하는 담수에서 육상계 전체가 흡수하는 탄소의 50%가 배출되며, 이는 토양표면에서 배출되는 탄소량에 비해 더 큰 수치로 전 지구적 탄소순환 해석에 중요한 역할을 한다. 특히, 내륙수역과 대기의 경계면에서 $CO_2$ 이동은 전 지구적 탄소순환의 중요한 구성요소로 평가되고 있다. 호수와 저수지 같은 담수 저류시설은 육상에서 기인한 탄소의 운송 및 처리 역할을 한다. 하지만, 저수지에서 온실가스배출량을 평가할 수 있는 명확한 방법론이 부족하며, 전지구 규모 GHGs배출량에 대한 추정에 대한 불확실성이 상당히 큰 상황이다. 본 연구에서는 몬순기후대에 위치한 인공저수지를 대상으로 보다 신뢰도있는 온실가스 배출량 추정을 위해 $CO_2$ NAF 산정하고, 산정에 영향을 미치는 인자들을 분석 하였다. 분석을 위해 $CO_2$ NAF 산정에 필요한 수리 및 수질 인자들을 2017년부터 2018년까지 수집하고, 기초통계량 및 상관분석을 실시하였다. 또한, 주성분분석(PCA) 및 다중선형회귀모델(MLR)과 랜덤포레스트(RF) 기법을 사용해 변수 중요도를 평가하였으며, $CO_2$ NAF 산정 주요인자인 기체교환 계수를 경험적 모델 3종(Cole and Caraco, Crusius, Vachon), 표면갱신형 모델 4종(Heiskanen, Maclntyre, Read, Soloviev)을 비교, 검토하였다. 조사기간 동안 기체교환계수 산정 결과 Crusius 모델 예측값이 평균 $0.342(0.047{\sim}4.323)cm\;hr^{-1}$으로 검토한 모델중 가장 낮은 평균값을 보였으며, Heiskane 모델이 $2.135(0.337{\sim}5.152)cm\;hr^{-1}$으로 가장 큰 평균값을 보였다. 대상 수체는 연주기로 완전혼합되며 수온성층이 약화되는 시기에 저수지 표층 아래에 축적된 탄소가 표층으로 전달되어 높은 수준의 p$CO_2$를 보이며, 수표면에 큰 난류 강도가 작용하는 기간에 대기중으로 배출(pulse emission) 기작이 나타난다. NAF 산정결과 경험적 모델의 NAF값($-1246.0{\sim}6510.3mg-CO_2m^{-2}day^{-1}$)은 표면갱신형 모델 NAF값($-1436.1{\sim}8485.7mg-CO_2m^{-2}day^{-1}$)보다 낮은 수준을 보였으며, 풍속의 함수만을 이용하는 경험적 모델보다 부력 플럭스와 난류 혼합의 영향을 고려하는 Macintyre, Heiskanen모델이 성층 저수지의 $CO_2$ NAF 산정에 적합한 것으로 나타났다. $CO_2$ NAF 산정의 주요인자로 MLR모델은 Tw, EC, pH, Chla, TOC, Alk, RF모델은 EC, DO, TOC가 중요 변수로 평가되었다. PCA 분석결과, 수온이 낮고 성층이 약화되며 pH가 낮은 상태에서 NAF가 큰 것으로 나타났다.