• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.889-896
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• 2004

프랙탈 이송확산방정식은 정수 차수의 미분연산자로 구성된 고전적인 이송확산방정식과 비교하여 프랙탈 차수의 미분연산자로 구성된 보다 상위개념의 방정식으로써 정의된다. 지금까지의 프랙탈 이송확산방정식은 추계학적인 기법을 동원하여 푸리에-라플라스 공간에서 주로 해석되었으나, 본 연구에서는 실제 공간에서 유한차분개념을 도입하여 보다 직접적으로 하천에서의 오염물 이송확산에 관한 지배방정식을 유도하였다. 이러한 개념의 유도방법은 프랙탈 차수 및 관련 확산계수의 물리적인 추정에 관한 실마리를 제공할 수 있다. 고전적인 이송확산방정식과는 달리 프랙탈 이송확산방정식은 실제 하천에서 관측되는 오염물의 시간-농도 분포곡선의 왜곡현상과 분포곡선의 전후방부 농도를 보다 실제에 가깝게 모의할 수 있을 것으로 기대되어진다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제20권3호
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• pp.74-85
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• 2022

We propose a Cubic-Interpolated Pseudo-Particle Lattice Boltzmann method (CIP-LBM) for the convection-diffusion equation (CDE) based on the Bhatnagar-Gross-Krook (BGK) scheme equation. The CIP-LBM relies on an accurate numerical lattice equilibrium particle distribution function on the advection term and the use of a splitting technique to solve the Lattice Boltzmann equation. Different schemes of lattice spaces such as D1Q3, D2Q5, and D2Q9 have been used for simulating a variety of problems described by the CDE. All simulations were carried out using the BGK model, although another LB scheme based on a collision term like two-relation time or multi-relaxation time can be easily applied. To show quantitative agreement, the results of the proposed model are compared with an analytical solution.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.3275-3284
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• 2012

본 논문은 국내 농업용저수지의 성층현상을 방지하고자 물순환장치를 설치하였을 때, 3차원 수리해석모델인 EFDC를 이용하여 부유물질 이송확산모의를 하였다. 이를 통해 물순환장치의 이송확산범위를 예측하고, 다양한 운전인자를 조절함으로써 최적의 운전인자를 도출하여 물순환으로 인한 내부변화의 영향을 최소화하고자 하였다. 3차원 이송확산모의 결과에 의하면, 30일 이후에 전 수층에 걸쳐 물순환이 시작되며, 100일 이후 저수지의 전체순환이 가능한 것으로 모의되었다. 또한, 연속운전보다 간헐운전이 저수지 전 구간에서 이송확산농도가 낮게 나타났으며, 안정적으로 전체순환이 일어났다. 물순환장치의 표층과 저층 혼합비율은 표층 혼합율이 높을수록 저수지 영향을 감소시킬 수 있으며, 3:1 동일조건일 경우, Case 8(50일운전:50일정지) 조건이 저수지의 내부영향을 최소화할 수 있을 것으로 나타났다.

• Advances in environmental research
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• 제4권3호
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• pp.183-196
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• 2015

Migration of leachate generated through embankment of construction waste soil (CWS) in low-lying areas was studied through physical and chemical analysis. A leachate solution containing soluble cations from CWS was found to have a pH above 9.0. To determine the distribution coefficients in the alkali solution, column and migration tests were conducted in the laboratory. The physical and chemical properties of CWS satisfied environmental soil criteria; however, the pH was high. The effective diffusion coefficients for CWS ions fell within the range of $0.725-3.3{\times}10^{-6}cm^2/s$. Properties of pore water and the amount of undissolved gas in pore water influenced advection-diffusion behavior. Contaminants migrating from CWS exhibited time-dependent concentration profiles and an advective component of transport. Thus, the transport equations for CWS contaminant concentrations satisfied the differential equations in accordance with Fick's 2nd law. Therefore, the migration of the contaminant plume when the landfilling CWS reaches water table can be predicted based on pH using the effective diffusion coefficient determined in a laboratory test.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권4호
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• pp.819-826
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• 2020

The method of the Laplace transform has been used to obtain an analytical solution of the three-dimensional steady state advection diffusion equation for the airborne radionuclide release from any nuclear installation such as the power reactor in an area source. The present treatment takes into account the removal of the pollutants through the nuclear reaction. We assume that the pollutants are emitted as a constant rate from the area source. This physical consideration is achieved by assuming that the vertical eddy diffusivity coefficient should be a constant. The prevailing wind speed is a constant in 𝑥- direction and a linear function of the vertical height z. The present model calculations are compared with the other models and the available data of the atmospheric dispersion experiments that were carried out in the nuclear power plant of Angra dos Reis (Brazil). The results show that the present treatment performs well as the analytical dispersion model and there is a good agreement between the values computed by our model and the observed data.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권2호
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• pp.179-189
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• 2012

오염물질의 이동 현상을 모의하기 위하여, 감쇠항이 있는 3차원 이송-확산 방정식의 수치모형이 개발되었다. 개발된 모형은 유한차분 모형으로서 시간단계의 가중치 ${\alpha}$를 포함하는 음해법(implicit finite difference method)과, 반복법인 Gauss-Seidel SOR(successive over relaxation)이 사용되었다. 모형은 보다 단순화된 가정 하에서 존재하는 두 가지의 해석적인 해와 비교되었다. 그 결과 Peclet number가 5~20 이하에서는 수치 분산의 영향이 크지 않았고 작은 오차범위 내에서 해석적인 해와 동일하였다. 또한 가중치 ${\alpha}$의 변화에 대한 모형의 거동은 Crank-Nicolson 모형(${\alpha}$=0.5)이 fully-implicit 모형(${\alpha}$=1)보다 해석적인 해에 접근함을 보여주었다. 모형의 검증과 실효성 제고를 위하여, mass balance를 검토하였다. 즉, 이송, 확산 및 감쇠항 각각에 대한 질량 이동을 산출하였으며, 그 결과 질량 이동의 계산 오차는 약 3% 이내였다. 본 모형은 감쇠 과정이 수반되는 3차원 이송-확산의 농도분포와 질량이동을 산출할 수 있으며 다양한 경계조건을 설정함으로서 현장조건을 반영할 수 있다. 그러나본 모형은 고정격자를 기반으로하는 유한차분 모형이므로 Peclet number가 비교적 작게 나타날 수 있는 토양 및 지하수계의 오염물질 이동 등의 문제에서 유용하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.499-509
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• 2001

자연하천에서의 이송-확산 과정의 모의를 위하여 입자위치의 이산확률분포에 기초한 2차원 수송 모형을 개발하였다. 제안된 모형에서는 단위 시간간격동안 격자간의 질량이송을 예측하기 위하여 평균과 분산의 함수로 나타내어진 확률분포를 사용하였다. 개발된 모형은 유속, 확산계수, 단면적이 일정한 단순영역에 대하여 수치확산이 없는 해를 구하였고, 양의 확률을 만족시키는 안정조건이 성립한다면, 해석해와 다른 유한차분법과 비교하였을 때, 좋은 결과를 나타내었다. 본 모형의 현장적용성을 검토하기 위하여 캐나다에 위치한 Grand River를 대상을 얻은 수치실험 결과를 정상상태의 색소실험 결과와 비교하였다. 그 결과로서 본 모형은 자연하천에서의 2차원 이송-확산을 잘 모의할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제7권4호
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• pp.511-522
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• 1998

The two-stage numerical model was used to study the relation between three-dimensional local wind seal area for Korean peninsula. The first stave is three dimensional time-dependent local wind model which elves the wind field and vertical diffusion coefncient. The second stage is advection/duusion model which uses the results of the first stage as input data. First, wand fields on Korean peninsula for none synoptic scale wand showed typical land and sea breeze circulation, and the emitted particles were transported by sea breeze for daytime, emissions return to sea by land breeze for nighttime.

• 한국해양학회지
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• 제23권1호
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• pp.13-23
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• 1988

울기부근의 표층냉수 분포를 설명할수 있는 간단한 모델이 제시되었다. 본 모델에서는 좁은 연안역에서 냉수가 공급되고 이것이 부근 해류에 의하여 운반되며 외양으로 확산됨을 보여주고 있다. 또한 수직적인 열교환(대기 및 저층수와의 상호작용을 통한)에 의한 냉수의 소멸도 중요하게 작용하고 있다. 이러한 물리적 요인들을 감안한 간단한 수치 모델의 결과는 실측치와 잘 일치하고 있다. 냉수의 중심부는 해류가 연안으로 부터 분리되는 점에서 나타남이 밝혀졌다.

• 한국대기환경학회지
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• 제8권3호
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• pp.162-168
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• 1992

Numerical solutions to the advection equations used for long-range transport air pollution models are calculated using three numerical methods; Antidiffusion correction method(Smolarkiewicz, 1983), Positive definite advecton scheme obtained by nonlinear renormalization of the advective fluxes(Bott, 1989), and Positive definite pseudospectral method(Bartnicki, 1989). Accuracy, numerical diffusion and computational time requirement are compared for two-dimensional transport calculations in a uniform rotational flow field. The solutions from three methods are positive definite. Bartnicki(1989)'s method is most conservative but requires approximately 10 times as much computational time as Smolarkiewicz(1983)'s method of which numerical diffusion is the largest. All three methods are more conservative for a cone shape initial condition than for a rectangular block initial condition with a steep gradient.