• 한국지리정보학회지
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• 제12권3호
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• pp.128-142
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• 2009

현재까지 개발되고 있는 대부분의 유한체적모형은 가상하도 및 실험하도와 같은 단순하도에 적용하여 흐름율과 생성항의 균형문제를 해결하기 위한 여러 가지 노력들이 있어 왔다. 하지만, 실제 자연하천에서의 적용에서는 단순하도에서의 적용에서 나타나지 않았던 여러 가지 문제점들이 발생하며, 이러한 문제점들을 수치적으로 해결하여야 비로소 자연하천에서의 적용이 가능하다. 본 연구에서는 자연하천에 적용가능한 2차원 유한체적모형을 개발하여 2차원 부분적 댐 붕괴에 적용하여 개발모형의 정확성을 검증하고, 한강의 측량단면을 GIS를 이용하여 2차원 격자에 정확하게 반영할 수 있는 간단하고 효율적인 2차원 격자생성기법을 제안하였다. 그리고 제안된 기법으로 생성된 2차원 격자로 한강에 대한 흐름모의를 수행하고 계산수위와 실측수위를 비교하여 자연하천에 대한 개발모형의 정확성 및 적용성을 입증하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권4호
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• pp.703-723
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• 2015

In this paper optimization of volume fraction distribution in a thick hollow cylinder with finite length made of two-dimensional functionally graded material (2D-FGM) and subjected to steady state thermal and mechanical loadings is considered. The finite element method with graded material properties within each element (graded finite elements) is used to model the structure. Volume fractions of constituent materials on a finite number of design points are taken as design variables and the volume fractions at any arbitrary point in the cylinder are obtained via cubic spline interpolation functions. The objective function selected as having the normalized effective stress equal to one at all points that leads to a uniform stress distribution in the structure. Genetic Algorithm jointed with interior penalty-function method for implementing constraints is effectively employed to find the global solution of the optimization problem. Obtained results indicates that by using the uniform distribution of normalized effective stress as objective function, considerably more efficient usage of materials can be achieved compared with the power law volume fraction distribution. Also considering uniform distribution of safety factor as design criteria instead of minimizing peak effective stress affects remarkably the optimum volume fractions.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.1-11
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• 2003

본 연구에서는 2차원 부정류 해석을 위한 유한체적 수치모형을 개발하였다. 개발된 모형에서는 천수방정식의 수치해를 구하기 위하여 Lax-Friedrichs 해법에 근간을 둔 ENO (essentially non-oscillatory) 기법을 적용하였으며, 공간적으로 2차 정도 모의를 위하여 수정 MUSCL 기법을 적용하였다. 개발된 모형의 적용성을 평가하기 위하여 해석해가 있는 1차원 댐 붕괴파 모의에 적용한 결과, 해석해와 유사한 결과를 나타냈으며, 수정 MUSCL 기법의 모의결과를 minmod 경사제한자를 사용한 모의결과와 비교한 결과, 수정 MUSCL 기법을 사용하는 경우 해석해와 더 근접한 결과를 나타냈다. 댐붕괴파의 2차원 해석에 대한 모형의 적용성을 평가하기 위하여 대칭형, 비대칭형 댐 붕괴에 적용한 결과, 저수지에서 수로 구간으로 충격파 전파를 잘 모의했으며, 기존의 연구결과와 유사한 모의결과를 나타냈다. 개수로의 부정류 해석에 대한 모형의 적용성을 평가하기 위하여 말단이 폐쇄된 수로의 입구에서 정상파가 주어졌을 때 수위와 유속을 모의하여 해석해와 비교하였으며, 입구와 말단이 폐쇄된 수로에서 파의 진동을 모의하여 모형의 거동을 평가하였다.

• Wind and Structures
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• 제5권2_3_4호
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• pp.317-328
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• 2002

A numerical investigation on the turbulent flows over a three-dimensional steep hill is presented. The numerical model developed for the present work is based on the finite volume method and the SIMPLE algorithm with a non-staggered grid system. Standard $k-{\varepsilon}$ model and Shih's non-linear model are tested for the validation of the prediction accuracy in the 3D separated flow. Comparisons of the mean velocity and turbulence profiles between the numerical predictions and the measurements show good agreement. The Shih's non-linear model is found to predict mean flow and turbulence better than the Standard $k-{\varepsilon}$. Flow patterns have also been examined to explain the difference in the cavity zone between 2D and 3D hills.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권4호
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• pp.1006-1017
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• 2005

In this work, we developed an accurate and efficient radiative finite volume method applicable for the complex 2D planar and 3D geometries using an unstructured-grid finite volume method. The present numerical model has fully been validated by several benchmark cases including the radiative heat transfer in quadrilateral enclosure with isothermal medium, tetrahedral enclosure, a three-dimensional idealized furnace, as well as convection-coupled radiative heat transfer in a square enclosure. The numerical results for all cases are well agreed with the previous results. Special emphasis is given to the parallelization of the unstructured-grid radiative FVM using the domain decomposition approach. Numerical results indicate that the present parallel unstruc­tured-grid FVM has the good performance in terms of accuracy, geometric flexibility, and computational efficiency.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권5호
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• pp.473-480
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• 2012

고정확도를 보장할 수 있는 Compact Finite Volume Method를 이용하여 수심적분형 흐름 모형과 수심평균된 이송확산 방정식을 해석하는 수치모형 개발과정을 기술하였다. 이차원의 흐름과 파랑의 상호작용에 대한 실험결과와 제시된 수치모형을 이용한 계산결과는 양호하게 일치하였다. 일차원과 이차원공간에서의 흐름에 의한 스칼라의 이송에 관한 수치모의에서도 수차확산이 거의 발견되지 않았고, 매우 정확히 일치하였다. 개수로에서의 난류혼합에 관한 수치모의 결과에서도 합리적인 스칼라의 혼합양상이 관찰되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권2호
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• pp.139-153
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• 2013

고르지 않은 바닥을 지나는 천수 흐름을 해석하기 위해 천수방정식의 흐름률 경사항과 바닥 경사 생성항에 대해 HLLL 기법과 DFB(Divergence Form for Bed slope source term) 기법을 각각 적용하여 유한체적 모형을 구성하였다. 또한, PSC(Partially Submerged Cell)의 고려를 위해 VFR(Volume/Free-surface Relationship)도 이용하였다. MUSCL에서 WSDGM(Weighted Surface-Depth Gradient Method)을 보다 단순하게 고쳐도 원래의 방법과 정확도가 동등함을 1차원 정상 흐름에 대해 확인하였다. 1차원 PSC에 대한 VFR를 통해 흐름률 경사항과 바닥 경사 생성항의 선평형성이 정확하게 충족됨을 입증하였다. 2차원 PSC에서 DFB 기법으로는 지배방정식의 선평형성이 충족되지 않은 문제를 삼각형 격자에 대한 VFR를 이용하여 해소하였다. 삼각형 턱과 둥근 융기를 지나는 2차원 댐 붕괴 흐름에 대한 모의에서 실험실 실험 결과와 잘 부합됨을 확인하였다. 또한, 부분 댐 붕괴 흐름에 대한 모형의 적용에서 경사면은 물론 불규칙 바닥에서도 요철의 잠김이 성공적으로 모의되었다. 따라서 고르지 않은 실제 하천 지형에 대한 이 모형의 적용성이 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제10권2호
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• pp.67-79
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• 2008

하천에서의 부정류 해석을 위해서 1차원 유한차분법(FDM)인 Abbott-Ionescu scheme과 2차원 유한체적법(FVM)인 근사의 Riemann solver(Osher scheme)에 대하여 살펴보았다. 두 모형은 직선 하도, 약간 굽어진 사행하도 및 사행하도에서의 흐름 문제들에 적용되었으며 결과의 비교는 균일한 직사각형 수로에 대하여 이루어졌다. 하천의 복잡한 형상의 표현하기 위해서는 이를 고려할 수 있는 유한체적법을 이용하였다. 유한차분법과 유한체적법 결과는 수위 및 유량 수문곡선에 대하여 매우 만족스러운 것으로 나타났다. 균일한 직선하도에 대해서는 1차원분석으로도 충분하다는 사실을 파악할 수 있었으며, 사행하도의 경우 흐름을 정확하게 모형화하기 위해서는 2차원 또는 3차원 모형을 사용하여야 할 것이다.

• 설비공학논문집
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• 제7권3호
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• pp.396-405
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• 1995

Numerical calculations are carried out for the swirling turbulent flow in a pipe. Calculations are made for the flow with swirl parameter of 2.25 and the Reynolds number of 24,300. The turbulence closure models used in these calculations are two different types of Reynolds stress model, and the results are compared with those of $k-{\varepsilon}$ model and the experimental data. The finite volume method is used for the discretization, and the power-law scheme is employed as a numerical scheme. The SIMPLE algorithm is used for velocity-pressure correction. The computational results show that GL model gives the results better than those of SSG model in the predictions of velocity and stress components.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권5호
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• pp.735-745
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• 1997

In this study, the compressibility of resin was considered in filling analysis to account for the possible packing type flow. A numerical simulation program employing a hybrid finite element/finite difference scheme was developed to solve Hele-Shaw flow of the compressible viscous fluid at non-isothermal conditions. To advance the melt front, a control volume approach was adopted. Thin complex 3-D shapes of cavities, runners, and sprues were discretized by employing triangular, cylindrical and/or rectangular strip elements. Mass conservation was applied to each control volume to solve for the pressure distribution. Directly applying a constant mass flow rate at the inlet removes calculation of the apparent pressure boundary conditions, resulting in better simulation condition. The Cross model was used to model viscosity and the Tait equation was employed to represent density as a function of temperature and pressure. The validity of the developed program was verified through comparisons with available data in the literature and the effect of compressibility on the pressure distribution was discussed. To reduce computation time, 1-D and 2-D elements were used instead of applying triangular elements and the numerical results were compared to each other.