• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
• /
• pp.518-522
• /
• 2011

Cartesian grid system has mainly been used in the casting simulation even though it does not nicely represent sloped and curved surfaces. These distorted boundaries cause several problems. A special treatment is necessary to clear these problems. A cut cell method on Cartesian grids has been developed to simulate three-dimensional mold filling Cut cells at a cast-mold interface are generated on Cartesian grids. Governing equations were computed using volume and areas of cast at cut cells. In this paper, we propose a new method that can consider the cutting cells which are cut by casting and mold based on the patial cell treatment (PCT). This method provides a better representation of geometry surface and will be used in the computation of velocities that are defined on the cell boundaries in the Cartesian gird system. Various test examples for several casting process were computed and validated. The analysis results of more accurate fluid flow pattern and less momentum loss owing to the stepped boundaries in the Cartesian grid system were confirmed. We can know the momentum energy at the cut cell is conserved by using the cut cell method. By using the cut cell method. performance of computation gets better because of reducing the whole number of meshes.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제36권3호
• /
• pp.253-258
• /
• 2012

주조 유동 해석 분야에서 형상 고정 격자계(body-fitted coordinate; BFC)의 적용은 양질의 해석결과를 얻을 수 있음에도 불구하고 격자 생성의 어려움과 효율성으로 인해 많이 사용되지 않고 있다. 반면에 직교 격자계(Cartesian coordinate)는 상대적으로 격자 생성이 쉽고 빠르기 때문에 주조 공정에서 주로 사용되어 왔으나 이 역시 형상을 제대로 표현하지 못함으로써 발생하는 문제들로 인해 올바른 해석 결과를 얻을 수가 없다. 본 연구에서는 PCT(Partial Cell Treatment)를 기반으로 하는 Cut Cell 방법을 직교 격자계에 적용함으로써 이 격자계의 장점은 유지하면서도 정확한 유동 해석 결과를 얻을 수 있었다. Cut Cell 방법으로 간단한 형상의 테스트와 실제 주조 제품에 대한 적용을 해보았다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제8권4호
• /
• pp.91-100
• /
• 2008

본 연구는 Cartesian 격자망을 기본으로 하여 복잡한 지형을 위한 격자를 간편하고 효율적으로 생성할 수 있는 기법인 분할격자체계를 제안하고자 한다. 분할격자기법은 전반적인 흐름영역의 격자는 균일한 크기의 Cartesian 격자로 표현하지만 수치모형의 정확성, 적용성 및 효율성을 증대시키기 위하여 흐름의 특성이 변하는 격자를 분할하여 처리하는 기법이다. 분할격자체계에 의한 격자망은 다양한 크기 및 형상을 지니게 되므로, 유한체적기법을 적용하여 복잡한 흐름영역을 위한 수치모형을 구성한다. HLLC Riemann 근사해법을 이용하여 지배방정식을 이산화하였으며, 수치해의 안정성을 기하기 위하여 TVD-WAF기법을 적용하였다. 분할격자체계를 이용한 수치모형을 검증하기 위하여 해석해가 존재하는 사각형수조의 자유진동흐름을 모의하였다. 해석해와 수치모의 결과를 비교하여 본 연구에서 제안된 기법이 균일격자 및 분할격자체계에서 자유수면변위 및 x-축 및 y-축 방향의 유속을 정확히 모의함을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.39-47
• /
• 2006

In this paper, the authors developed a multidimensional interpolation method inside a finite volume cell in the computation of high-order accurate numerical flux such as the fifth order WEND (weighted essentially non-oscillatory) scheme. This numerical method starts from a simple Taylor series expansion in a proper spatial order of accuracy, and the WEND filter is used for the reconstruction of sharp nonlinear waves like shocks in the compressible flow. Two kinds of interpolations are developed: one is for the cell-averaged values of conservative variables divided in one mother cell (Type 1), and the other is for the vertex values in the individual cells (Type 2). The result of the present study can be directly used to the cell refinement as well as the convective flux between finer and coarser cells in the Cartesian adaptive grid system (Type 1) and to the post-processing as well as the viscous flux in the Navier-Stokes equations on any types of structured and unstructured grids (Type 2).

• 한국주조공학회지
• /
• 제43권6호
• /
• pp.302-309
• /
• 2023

일반적으로 주조품은 복잡한 형상을 가지고 있고, 한 제품 내에서 두께의 차이가 현저하게 나는 경우가 있어 시뮬레이션을 위한 격자를 생성할 때 어려움이 있다. 주조 유동은 이상유동으로 수치해석을 할 때 공기와 용탕의 경계면을 추적해야하며 밀도차에 의한 압력장 계산에 많은 시간이 소요된다. 이와 같은 이유로 주조유동해석에는 직교격자가 주로 이용되어왔다. 그러나 직교격자는 형상을 제대로 표현하지 못한다. 곡면에서 나타나는 계단형상 격자로 인해 모멘텀 손실이 발생하고 이로 인해 용탕의 흐름이 달라질 수 있으며 결과적으로 잘못된 주조 방안 설계를 할 수 있다. 이를 피하기 위하여 직교격자계에서 형상을 좀 더 정확하게 표현하기 위하여 많은 수의 격자를 생성하여 해석을 한다. 또는 직교격자계에서 발생하는 문제를 수치적으로 보완하는 Cut Cell 방법을 적용하여 해석하는 방법이 있다. 본 연구에서는 직교격자계에서 주조유동해석을 할 때 격자수에 따른 해석결과와 Cut Cell 방법을 적용한 해석 결과를 비교하였다. 또한 주조공정별로 실제제품을 주조유동해석을 하고 공정별로 Cut Cell 방법을 적용한 결과를 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제33권10호
• /
• pp.17-25
• /
• 2005

중첩격자계와 접합격자계를 이용한 적응격자 기법이 개발되었다. 유동장은 물체와 근접한 영역과 떨어진 영역으로 구분된다. 근접한 영역은 곡선 격자계로 채워지며 중첩격자기법으로 영역이 연결되고 떨어진 영역은 다양한 적응 단계를 가진 직교 격자계로 채워지며 접합격자기법으로 연결된다. 본 적응격자기법은 격자생성에 있어서의 유연성과 효과적인 격자적응 기능을 보여준다. 2차원 스토어 분리 해석을 포함하는 몇 가지 수치해석을 통해 본 적응격자기법의 성능을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권2B호
• /
• pp.121-129
• /
• 2009

본 연구는 효율적이며 정확한 격자생성기법인 분할격자기법을 이용하여 댐붕괴 흐름을 수치모의한다. 분할격자기법은 부분적으로 비구조격자를 사용하지만, 대부분의 흐름영역을 균일한 크기의 Cartesian 격자로 이산화한다. HLLC Riemann 근사해법과 TVD-WAF기법의 유한체적기법을 적용하여 흐름률을 계산하고 분할격자의 영역을 위한 수치모형을 구성한다. 수치모형을 검증하기 위하여 이상적인 하도에서의 정상류, 불균일하도에 의해 형성되는 정상류 및 사각형수조의 자유진동흐름을 모의하여 해석해와 비교하였다. 마지막으로, 실험수로에서 발생한 댐붕괴파의 흐름을 모의하여 관측값과 비교하여 정확하고 안정된 결과를 확인하였다.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.72-78
• /
• 2014

A hybrid particle-mesh method as the combination between the Vortex-In-Cell (VIC) method and penalization method has been achieved in recent years. The VIC method, which is based on the vorticity-velocity formulation, offers particle-mesh algorithms to numerically simulate flows past a solid body. The penalization method is used to enforce boundary conditions at a body surface with a decoupling between body boundaries and computational grids. The main advantage of the hybrid particle-mesh method is an efficient implementation for solid boundaries of arbitrary complexity on Cartesian grids. However, a numerical simulation of flows in large domains is still not too easy. In this study, a multi-domain approach is thus proposed to further reduce computation cost and easily implement it. We validate the implementation by numerical simulations of an incompressible viscous flow around an impulsively started circular cylinder.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제16권2호
• /
• pp.313-324
• /
• 1992

Two-dimensional Navier-Stokes code has been developed for analysis of turbomachinery blade rows and other internal flows. The Navier-Stokes equations are written in a Cartesian coordinate system, then mapped into a generalized body-fitted coordinate system. All direction of viscous terms are incorporated and turbulent effects are modeled using the Baldwin-Lomax algebraic model. Equation are discretized using finite difference method on the C-type grids and solved using implicit LU-ADI decomposition scheme. Calculations are made at a VKI turbine cascade flow in a transonic wind-tunnel and compared to experimental data. Present numerical scheme is shown to be in good agreement with the previous experimental results and simulates the two-dimensional viscous flow phenomena.

• 설비공학논문집
• /
• 제28권7호
• /
• pp.293-298
• /
• 2016

A three-dimensional (3D) numerical model of the vertical ground-coupled heat exchanger is useful for analyzing the modern ground source heat pump system. Furthermore, a detailed description of the inner side of the exchanger allows to account for the effects of the thermal capacity. Thus, both methods are included in the proposed numerical model. For the ground portion, a FDM (Finite Difference Method) scheme has been applied using the Cartesian coordinate system. Cylindrical grids are applied for the borehole portion, and the U-tube configuration is adjusted at the grid, keeping the area and distance unchanged. Two sub-models are numerically coupled at each time-step using an iterative method for convergence. The model is validated by a reference 3D model under a continuous heat injection case. The results from a periodic heat injection input show that the proposed thermal capacity model reacts more slowly to the changes, resulting in lower borehole wall temperatures, when compared with a thermal resistance model. This implies that thermal capacity effects may be important factors for system controls.