• Title/Summary/Keyword: 확산방정식

Search Result 462, Processing Time 0.028 seconds

A 2D GPU-Accelerated High Resolution Numerical Scheme for Solving Diffusive Wave Equation (고해상도 수치기법을 이용한 GPU 기반 2D 확산파 모형)

  • Park, Seonryang;Kim, Dae-Hong
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
    • /
    • 2019.05a
    • /
    • pp.109-109
    • /
    • 2019
  • 본 연구에서는 강우-유출 과정 모의를 위한 GPU 기반 확산파 모형을 개발하였다. 확산파 방정식을 풀기위한 수치기법으로는 유한체적법을 이용하였으며, van Leer TVD limiter를 적용한 MUSCL 기법을 이용하여 각 셀의 인터페이스의 물리적 성질을 재구성하여 구하였다. 또한, 침투를 고려하기 위하여 Horton 침투 모형을 이용하였다. 개발된 모형을 이용하여 1D single overland plane과 2D V-shaped overland에서 강우-유출 과정을 모의실험을 하였으며, 각각 해석해와 dynamic wave model을 이용하여 계산된 수치 결과와 비교하여 본 모형의 정확성을 검증하였다. 또한, 1D와 2D의 기복이 심한 지형에 적용하여 강우-유출과정이 본 모형을 통하여 물리적으로 타당한 해석이 가능함을 검증하였다. 마지막으로 복잡한 실제 지형에 적용하였으며, 측정값과의 비교를 통하여 실제 유역에서의 확산파 모형의 적정성을 검증하였다. 또한, 본 연구에서는 NVIDIA사의 GPU인 Geforce GTX 1050과 GPU의 병렬 연산 처리 능력을 활용할 수 있는 NVIDIA사의 CUDA-Fortran을 이용하여 GPU 기반 확산파 모형을 개발하였다. PC windows에서 CPU(Intel i7, 4.70 GHz) 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 계산속도 성능을 비교한 결과, 격자 간격이 증가할수록 CPU 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 연산 효율이 증가하였으며, 격자 간격이 $3200{\times}3200$일 때, CPU 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 연산 효율이 최대 약 150배 증가하였다.

  • PDF

Numerical Simulation of 2-D Wing-In-Ground Effect (2차원 해면효과의 수치계산)

  • Yang Chen-Jun;Shin Myung-Soo
    • Journal of computational fluids engineering
    • /
    • v.3 no.1
    • /
    • pp.54-62
    • /
    • 1998
  • 본 논문은 2차원 해면효과의 수치계산 결과를 정리하였다. 지면으로부터의 높이변화에 따른 점성유동장을 계산하기 위하여 지배방정식으로는 비압축성 RANS 방정식을, 시간에 대하여서는 음해법으로 프로그램을 구성하였다. 압력항은 가상압축성과 4차 수치확산항을 추가하는 것에 의해 계산하였으며, 높은 레이놀즈 수에서의 효과적인 계산을 위해 Baldwin- Lomax 난류모델을 도입하였다. 해면효과가 없는 무한유중에서의 NACA-0012 단면 계산결과를 실험 데이터와 비교하는 것에 의해 프로그램의 타당성을 확인하였다. NACA-6409와 두께 비 4.6%의 날개에 대하여 해면효과를 고려한 계산을 수행하였다. 계산결과, 높이의 변화에 따라 계산된 무차원계수, 압력 및 속도분포는 해면효과의 특성을 잘 보여주고 있다.

  • PDF

Numerical Simulation of 2-D Wing-In-Ground Effect (2차원 해면효과의 수치계산)

  • Yang Chen-Jun;Shin Myung-Soo
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
    • /
    • 1998.05a
    • /
    • pp.90-98
    • /
    • 1998
  • 본 논문은 2차원 해면효과의 수치계산 결과를 정리하였다. 지면으로부터의 높이변화에 따른 점성유동장을 계산하기 위하여 지배방정식으로는 비압축성 RANS방정식을, 시간에 대하여 서는 음해법으로 프로그램을 구성하였다. 압력항은 가상압축성을 도입 4차 수치확산항을 추가하는 것에 의해 계산하였으며, 높은 레이놀즈수에서의 효과적인 계산을 위해 Baldwin-Lomax 난류 모델을 도입하였다. 해면효과가 없는 무한유중에서의 NACA-0012단면 계산결과를 실험데이터와 비교하는 것에 의해 프로그램의 타당성을 확인하였다. NACA-6409와 두께비 $4.6\%$의 날개에 대하여 해면효과를 고려한 계산을 수행하였다. 높이의 변화에 따라 계산된 무차원계수, 압력 및 속도분포는 해면효과의 특성을 잘 보여주고 있다.

  • PDF

A Comparative Study of Two-Dimensional Numerical Models for Surface Discharge of Heated Water into Crossflow Field (가로흐름 수역으로 방출되는 2차원 표면온배수 수치모형 비교연구)

  • 이남주;최흥식;이길성
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
    • /
    • v.6 no.1
    • /
    • pp.40-50
    • /
    • 1994
  • For an accurate prediction of the temperature field induced by heated water discharged into a shallow crossflow, a two-dimensional near-field numerical model is developed. It is based on a 4-equation turbulence model in which the transport equations for mean of the temperature fluctuation squared and its dissipation rate are added to those of a 2-equation turbulence model which cannot give the information of the thermal time scale ratio. Vertical diffusion is also considered by including buoyancy production and turbulence heat flux terms. The developed model is applied to a steady flow in an open channel with simple geometry and the results are compared with existing experimental data and those of the already established 2-equation turbulence model. Numerical results of the model agree with the experimental data better than those of the 2-equation model. The present model also simulates quite adequately the physical characteristics of thermal discharge in the jet entrainment and stable regions.

  • PDF

Analysis of Salinity Dispersion in Estuaries by an X-Z Numerical Model (X-Z 수치모형에 의한 하구의 연도확산 분석)

  • 강주환;이길성
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
    • /
    • v.3 no.4
    • /
    • pp.185-196
    • /
    • 1991
  • A laterally-averaged X-Z numerical model with transformed coordinates is developed to analyze the salinity dispersion in estuaries. Gravitational term, salinity variations with respect to the water depth. and re-evaluation of , salinity boundary condition are examined. Especially. the improvements in stability and accuracy of the numerical algorithm are made by adopting the fractional step method for the dispersion term of the governing equation. The model being applied to the Keum River Esturary, physical and numerical properties of Manning's n and dispersion coefficients are analyzed. Salinity intrusion into the river, influence of upstream river inflows, and salinity distribution for spring/neap tide are also examined.

  • PDF

Ocean Outfall Modelling with the Particle Tracking Method (입자추적법을 이용한 해양방류구 모델링)

  • Jung, Yun-Chul
    • Journal of Navigation and Port Research
    • /
    • v.26 no.5
    • /
    • pp.563-569
    • /
    • 2002
  • To overcome the weaknesses of conventional finite difference model in pollutant dispersion modelling, the particle tracking method is used. In this study, a three dimensional particle tracking model which can be used in Princeton Ocean Model was developed and verified through the various numerical tests. Usability of the model was also confirmed through the ocean outfall modelling in Tampa Bay, Florida. As it is expected, random walk model showed the less dispersion in a range compared to the conventional finite difference model and its reason is estimated due to an error from numerical diffusion which the conventional model holds. This newly developed model is expected to be used in various ocean dispersion modelling.

Numerical Study of Impact of Microdroplet Containing Nanoparticles (나노입자를 포함한 미세액적의 충돌에 대한 수치적 연구)

  • Roh, Sang-Eun;Son, Gi-Hun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
    • /
    • v.36 no.6
    • /
    • pp.609-617
    • /
    • 2012
  • The impact, spreading and recoil processes of a nanoparticle-laden droplet impacting on a horizontal solid surface are numerically investigated by solving the conservation equations for mass, momentum, energy and mass fraction. The liquid-air interface is tracked using a level-set method that is modified to include the effect of contact angle hysteresis at the wall. The species transport equation including a thermal diffusion term is additionaly solved to determine the nanoparticle distribution in the droplet. The effect of nanoparticle concentration and contact angle are also studied.

Study on the numerical models of turbulent dispersion of solid particles in a two-phase turbulent jet flow (이상난류제트 유동에서 고체입자 난류확산의 수치모델에 관한 연구)

  • 양선규;최영돈
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
    • /
    • v.11 no.1
    • /
    • pp.1-18
    • /
    • 1987
  • Prediction performances by Einstein's equation of diffusivity, Peskin's model, Three-Equation model, Four-Equation model and Algebraic Stress Model, have been compared by analyzing twophase (air-solid) turbulent jet flow. Turbulent kinetic energy equation of dispersed phase was solved to investigate effects of turbulent kinetic energy on turbulent diffusivity. Turbulent kinetic energy dissipation rate of particles has been considered by solving turbulent kinetic energy dissipation rate equation of dispesed phase and applying it to turbulent diffusivity of dispersed phase. Results show that turbulent diffusivity of dispersed phase can be expressed by turbulent kinetic energy ratio between phases and prediction of turbulent kinetic energy was improved by considering turbulent kinetic energy dissipation rate of dispersed phase for modelling turbulent diffusivity. This investigation also show that Algebraic Stress Model is the most promising method in analyzing gas-solid two phaes turbulent flow.