• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.538-538
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• 2012

최근 기후변화에 따른 이상홍수의 발생으로 인하여 댐의 수문학적 안정성 확보가 필요하다. 이에 따라 댐의 비상여수로를 건설하여 이상홍수에 대비한 대책을 마련하고 있다. 여수로의 운영상 고유속의 흐름이 방류되는데 이때 공동현상이 발생하며, 공동현상으로 인해 발생된 공동이 파괴되면서 구조물에 큰 피해를 주고 있다. 이러한 피해예방을 위해 현재까지 개발된 가장 경제적이고 효과적인 대책은 공기혼입장치이며, 국내에는 최근에 적용되고 있으나, 세부적인 설계기준과 설계기법, 절차등이 부족한 현실이다. 본 연구에서는 여수로 구조물을 대상으로 발생하는 공동현상에 대해서 이론적, 실험적인 분석을 실시하고자 한다. 공동현상에 대한 이론적인 배경과 최근의 연구동향을 분석하고, 국내 기존댐에 적용한 공기혼입장치 설치에 대해서 사례연구를 실시하여 적정성을 검토하였다. 또한 여수로의 대표단면인 개착식 여수로의 구형단면에 대해서는 주암조절지댐을 선정하고 터널식 여수로의 원형단면에 대해서는 임하댐 비상여수로를 대상구조물로 선정하여 각각 1차원 수치해석을 실시한 결과를 토대로 공기혼입장치의 위치 및 최적규모를 산정하고자 한다. 1차원 수치해석을 통해 분석된 공동현상 및 공기혼입장치에 대해서 3차원 수치해석을 실시하여 압력변화 및 공기혼입량등 공기혼입장치의 설치전과 설치후에 대한 효과를 검증하고 마지막으로 수리모형실험을 실시하여 1차원, 3차원 수치해석 결과에 대한 검증과 구조물의 안정성 증대를 확인하고, 추후 기타 여수로 구조물의 설계시 참고할 수 있는 기초자료가 될 수 있도록 하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.42-42
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• 2015

사행수로에서의 원심력은 비선형적인 압력분포를 야기하여 이차류, 편수위 등과 같은 불규칙하고 복잡한 흐름을 발생시킨다. 일반적으로 이들 흐름은 난류이고 매우 3차원적이며 자유수면과의 상호작용이 중요한 역할을 할 수도 있다. 환경, 유사이동, 지형 변화와 관련된 환경 수리학적 관점에서 사행수로에서의 흐름을 이해하고 설계하기 위해서는 이러한 복잡한 3차원 흐름을 정확하게 계산하는 것이 매우 중요하다. 이 연구에서는 유한차분법에 근거한 3차원 흐름해석 모형을 이용하여 사행수로에서의 난류 흐름을 모의하고자 한다. 지배방정식은 3차원 비정상 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 방정식이며, 난류 해석을 위해서 공학적으로 널리 이용되고 있는 난류 모형 중 k-omega 모형을 이용한다. 수치모형은 시간과 공간에 대해서 2차 정확도의 이산화 기법을 적용한다. 자유수면의 변동은 이상(two-phase) VOF (volume of fluid) 기법을 이용하여 계산한다. 수치모형의 적용 대상은 기존 문헌에서 제시되어 있는 키노시타 사인곡선을 이용하여 만든 폭 60cm의 사행수로에서 후르드수 0.23 그리고 레이놀즈수 41,700의 조건에서 발생시킨 난류 흐름이다. 적용한 난류모형들을 이용하여 해석한 결과들을 유속벡터분포와 수위의 항으로 비교분석하여 사행수로에서 발생되는 이차류와 편수위 변화 재현에 대한 수치모형의 적용성을 평가하고 각 난류모형들의 특성을 제시한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.10
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• pp.1915-1927
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• 1992

A three-dimensional Navier-Stokes code has been developed for analysis of viscous flows through turbomachinery blade rows or other internal passages. The Navier-Stokes equations are written in a cartesian coordinate system, then mapped to a general body-fitted coordinate system. Streamwise viscous terms are neglected and turbulent effects are modeled using the baldwin-Lomax model. Equations are discretized using finite difference method on the stacked C-type grids and solved using LU-ADI decomposition scheme. calculations are made for a two-dimensional cascade in a transonic wind-tunnel to see the infuence of the endwalls. The flow pattern of the three-dimensional flow near the endwall is found to be different from that of the two-dimensional flow due to the existence of the endwalls.

• Tunnel and Underground Space
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• v.22 no.2
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• pp.93-105
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• 2012

This paper compares the two- and three-dimensional (2D and 3D) approaches for the numerical determination of the equivalent mechanical properties of fractured rock masses. Both orthogonally-fractured model and discrete fracture networks (DFN) were used for the geometry and 2D models were cut in various directions from 3D model to compare their mechanical properties. Geological data were loosely based on the data available from Sellafield, UK. Analytical method based on compliance tensor transformation was used for investigation in orthogonally fractured rock and numerical experiments were conducted on fractured rock mass with DFN geometry. It is shown that 2D approach always overestimates the elastic modulus of fractured rock masses by a factor of up to around two because fractures are assumed to be perpendicular to the model plane in 2D problems. Poisson ratios tend to have larger values in 2D analysis while there is opposite trend in some sections. The study quantitatively demonstrates the limitation of the 2D approach that uses the simplified model from true 3D geometry.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.3
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• pp.527-539
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• 1992

본 연구에서는 터빈익렬의 입구유동면에 주어지는 끝벽 경계층유동에 의하여 익렬 내의 유동에서 발생하는 여러 와류들에 의한 2차 유동과 이와 연관된 여러가지 3차원 점성유동 현상 그리고 이에 따른 유동손실을 보다 정확히 예측하기 위한 수치해 석적 연구를 수행하였으며, 이에 필요한 수치해석적 연구를 수행하였으며, 이에 필요 한 수치해석코드를 작성하였다.유동특성에 대하여 상세한 연구결과가 보고되어 있 는 UTRC(United Technologies Research Center) 평면 터빈익렬을 연구대상으로 채택하 여 익렬 내의 3차원 유동특성을 연구하고 계산한 결과를 기존의 결과와 비교 검토하였 다. 강한 2차유동이 존재하는 경우에 발생하는 수치확산을 감소시키기 위하여 대류 항에 대하여 2차 정확도(second-order accuracy)의 선형상류도식(linear upwind sche- me)을 사용하여 일반적으로 널리 사용되는 하이브리드도식(hybrid scheme)에 의한 해 석결과와 비교하였다. 터빈익렬 내의 난류 유동은 익렬의 회전과 유선의 만곡 등에 의한 영향으로 복잡한 유동현상을 나타내지만, 터빈익렬 내의 난류유동 특성에 대한 실험결과가 아직까지는 부족하고 또한 본 연구에서는 평균유동값의 정확한 해석에 중 점을 두었으므로 표준 k-.epsilon. 모델을 사용하였다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.19 no.1
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• pp.43-50
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• 2009

A 3-D numerical analysis was carried out to observe potential effects of orientation of inherent weak zones to tunnel behaviors and stress distributions during tunnel excavation. Weak zones used for the analysis were placed at the upper 1D part from crown, on the crown and on the center of face, using orientations derived from the 6th RMR parameter for assessment of joint orientation effect on tunnel. Mechanical properties of rock mass were derived through a in-situ displacement measurement-based back analysis. Finally, a classification chart for crown settlement with five ranks based on orientation and location of weak zones is suggested.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.187-195
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• 2012

This paper deals with numerical computations of cryogenic flows around turbopump inducer. Firstly, we introduce numerical methods to compute compressible/incompressible cryogenic two-phase flow. As a validation problem, computation results of 2 dimensional/axi-symmetric cryogenic flow will be presented. In this process, various cavitation model will be compared. Finally, numerical simulation of 3 dimensional turbopump inducer will be presented.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.3
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• pp.277-286
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• 1985

본 논문에서는 위 실험데이타를 근거로 한 수치해석적 경계층 계산의 시도를 중점적으로 다루었다. 선미에서 경계층이 두꺼워질때 우선 3차원 얇은 경계층 방정 식에서 무시된 곡률을 포함하는 고차항을 포함시켜 그 영향을 고찰하고 다음으로 와점 도 난류모델의 계수를 변화시켜 그 영향을 고찰하고 다음으로 와점도 난류모델의 계수 를 변화시켜 실험치와 비교를 시도하였다. 이를 통하여 선미에서 두꺼운 3차원 난류 경계층의 수치계산을 시도하면서 문제점들을 파악하였다.본 논문에서 다루고 있는 세부 내용은 참고문헌 (5)와 (6)에서 다루고 있다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.18 no.4
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• pp.383-389
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• 2006

In three dimensional wave field, a direct numerical simulation model, which is able to handle free-fall and slope-fall of a waterdrop due to overtopping, is proposed to evaluate the overtopping rate on the coastal structures like an absorbing revetment. A comparison between the numerical model and existing experimental results for overtopping rate was made to validate the proposed numerical model's accuracy, and showed fairly good agreement between them. It is confirmed in numerical and hydraulic(existing) model test that the overtopping quantity on a absorbing revetment becomes larger with an increase in Ursell number. Also, the overtopping rate estimated by 3-D numerical model is compared with it obtained by 2-D numerical model.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1229-1233
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• 2007

국내에서의 수제는 하안 및 제방의 보호, 유로제어 및 주운 등의 목적에 의해 설치되기 보다는 수제로 인해 발생되는 수제역(recirculation zone)의 다양한 흐름이 수중생물의 다양한 서식처 및 홍수 시 어류의 피난처 제공한다는 환경적인 목적이 지배적이다. 따라서 홍수시 하천의 통수능 감소영향이 상대적으로 작고 국부세굴에 대해 안정적인 경사형 수제에 대한 관심이 크며 몇몇 곳에서는 시공되어 졌다. 하지만 경사수제에 대한 설계기법은 현재 미미한 상태이며 선행되어져야할 구조물 주변의 흐름해석에 관한 연구도 미미하다. 이에 본 연구에서는 3차원 수치모형을 적용하여 주수로와 수제역의 흐름해석을 수행하였다. 연구내용은 수리모형변화와 수치모형실험을 병행하여 수행하여 수치모형결과를 검증하였으며 그 결과를 적용하여 경사형 수제주변의 흐름을 해석하였다. 수치모형은 Flow 3D모형을 이용하여 경사형 수제조건에 따른 흐름해석을 수행하였고 수리모형실험은 수치모형과 동일한 2가지 조건에 대해 수행하여 수치모형결과와 비교 분석 하였다. 본 연구의 목적은 경사형 수제설치로 변화되는 수제역 흐름을 3D 수치해석으로 분석하여 수제역의 환경적 효과(수중생물의 서식처 등)에 대한 기초자료를 제공하는 것이다. 연구결과, 수치모형실험은 수리모형결과와 일치하였으며 경사형 수제특성에 따라 수심별 흐름변화를 분석할 수 있었으며 기존 불투과 및 투과수제와 다른 결과를 도출하였다.