• 물과 미래
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• 제29권6호
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• pp.155-166
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• 1996

개수로내의 검변 및 급변 부정류 해석을 위해서 dynamic wave식을 기본방정식으로 하고 이를 불연속 보간함수와 upstream weighting 을 도입한 Petrov-Galerkin 기법에 의해 해석하는 유한요소모형을 개발하였다. 매트릭스 안정성 해석 결과 Petrov-Galerkin기법은 단파장에서의 선택적 감쇠능력과 위상오차에 있어 우수한 것으로 나타났다. 반면에 Preissmann기법은 단파장에서의 선택적 감쇠능력과 위상오차에 있어 열등한 것으로 나타났고, Bubnov-Galerkin 기법은 비감쇠특성을 나타내고 있어 단파장 영역에서 발산해를 일으키는 주요원인임을 확인할 수 있었다. Petrov-Galerkin 방법은 Courant수의 넓은 범위에서 높은 주파수를 가진 진행파에 대한 선택적인 감쇠와 작은 Courant 수의 범위에서 양호한 위상정도를 가지는 이상적인 조합을 나타내고 있어 점변 및 급변 부정류 해석에 있어 이상적인 기법으로 활용될 수 있을 것으로 판단되었다.

• 상하수도학회지
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• 제30권5호
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• pp.481-489
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• 2016

Method of characteristic(MOC) has been widely used as a transient analysis technique for pressurized pipeline systems. There are substantial studies using MOC for the water hammer triggered through instantaneous valve closures, pump stoppage and pump startup for pipelines systems equipped with a centrifugal pump. Considering restrictions of MOC associated with courant number condition for complicated pipeline systems, an impulse response method(IRM) was developed in the frequency domain. this study implements the impact of centrifugal pump using transfer function in frequency domain approach. Using pump performance curve and the affinity law, this study formulated transfer functions which relate complex pressure head at upstream of pump system to that of downstream location. Simulations of simple reservoir-pump-valve system using IRM with formulated transfer function were similar to those obtained through MOC.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.83-89
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• 2017

Numerical simulations of ship resistance have been performed to compare spatial characteristics of Courant number when using structured and unstructured meshes. When Euler scheme was used for time integration, the structured mesh provided a more efficient calculation because the calculation time interval was larger than that of unstructured mesh. The automatic generation of very small meshes in the unstructured mesh was mainly responsible for the limitation of calculation time interval. When local time stepping Euler scheme was applied, however, the ship resistance of unstructured mesh showed a rapid convergence while a slow convergence of ship resistance in structured mesh was caused by the small time interval in bulbous bow.

• 물과 미래
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• 제26권3호
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• pp.137-148
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• 1993

종확산 방정식에 대한 유한차분 모형으로서, 5차의 보간다항식을 사용한 Holly-Preissmann 기법과 Generalized Crank-Nicholson 기법을 결합한 혼합모형을 개발하였다. 순간적으로 부하된 오염원의 종확산문제에 본 모형 및 특성곡선을 고려한 다른 수치기법들을 적용하여 정확해와 비교하였다. 보 모형에 의한 계산결과, Courant 수에 관계없이 수치진동이 전혀 발생하지 않았으며, 최대농도 발생지점도 정확해와 일치하였다. 모형의 적용에 있어서 시간가중치 $\theta$의 값이 작을수록 계산의 정확성이 전반적으로 향상되는 것으로 나타났으며, $\theta$의 값을 크게 할수록 최대농도값을 과대평가하는 경향을 보였다. 전반적으로 Courant 수가 작을수록 정확한 계산결과를 나타내고 있으나 그 민감도는, 특히 $\theta$의 값이 작을수록, 매우 작게 나타났다. 3차의 보간다항식을 사용하는 혼합모형 및 연산자 분리방법들과의 비교결과, 이송항이 지배적일수록 본 모형이 정확해와 가장 근사한 계산결과를 보임을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.99-110
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• 1999

모멘트법은 Lagrangian 벙법으로서 격자요소 내에서의 농도의 공간분포에 대한 0차, 1차, 2차 모멘트를 고려한고 각 모멘트의 보존성을 유지하면서 농도분포의 이송을 계산하는 방법이다. 따라 각 격자요소에서의 0차 모멘트, 즉 평균농도 뿐만 아니라 1차 및 2차 모멘트 값의 합리적인 초기 설정이 요구된다. 본 연구에서는 각 모멘트들의 초기값 설정방법을 검토하고, 기존 모멘트법의 Couuant 수에 대한 제약조건을 극복하기 위하여 모멘트법을 개선하였다. 모멘트법에 의한 모의 결과를 유용한 Eulerian 및 Lagrangian 기법에 의한 모의 결과와 비교 검토하여 모한 해석결과를 발생시키는 기법이며, 본 연구에서 제시한 Courant 수 제약조건의 극복에 관한 연구는 성공적으로 이루어진 것으로 나타났다. 한편, 모멘트법은 농도가 전체 계산영역의 일부에 분포하는 2차원 영역에서의 이송 모의시 계산시간에 있어서 매우 효율적인 것으로 나타났다.

• Korean Journal of Hydrosciences
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• 제5권
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• pp.85-97
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• 1994

A hybrid finite difference method for the longitudinal dispersion equation, which is based on combining the Holly-Preissmann scheme with fifth-degree Hermite interpolating polynomial and the generalized Crank-Nicholson scheme, is described and comparatively evaluated with other characteristics-based numerical methods. Longitudinal dispersion of an instantaneously-loaded pollutant source is simulated, and computational results are compared with the exact solution. The present method is free from wiggles regardless of the Courant number, and exactly reproduces the location of the peak concentration. Overall accuracy of the computation increases for smaller value of the weighting factor, $\theta$of the model. Larger values of $\theta$ overestimates the peak concentration. Smaller Courant number yields better accuracy, in general, but the sensitivity is very low, especially when the value of $\theta$ is small. From comparisons with the hybrid method using cubic interpolating polynomial and with splitoperator methods, the present method shows the best performance in reproducing the exact solution as the advection becomes more dominant.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제3권2호
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• pp.111-121
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• 2010

Dynamic analysis of nano/micro bio-sensors based on a multiscale atomistic/continuum theory is introduced. We use a generalized atomistic finite element method (GAFEM) to analyze a bio-sensor which has $3{\times}N_a{\times}N_p$ degrees of freedom, where $N_p$ is the number of representative unit cells and $N_a$ is the number of atoms per unit cell. The stiffness matrix is derived from interatomic potential between pairs of atoms. This work contains two studies: (1) the resonance analysis of nano bio-sensors with different amount of target analyte and (2) the dependence of resonance frequency on finite element mesh. We also examine the Courant-Friedrichs-Lewy (CFL) condition based on the highest resonance frequency. The CFL condition is the criterion for the time step used in the dynamic analysis by GAFEM. Our studies can be utilized to predict the performance of micro/nano bio-sensors from atomistic perspective.

• 물과 미래
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• 제29권5호
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• pp.139-150
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• 1996

본 논문에서는 수리학적 유역추적 모형인 선형 Muskingum-Cunge(M-C)법에 있어서 격자간격과 같은 수치적 인자의 변화가 단위폭사면에서의 유출수문곡선에 미치는 영향을 소개한다. 수치계산의 결과에 의하면, 유출특성은 수치적 또는 물리적으로 의미를 갖는 Courant 수 C 및 cell Reynolds 수 D의 값에 좌우되는데, C 값은 1에 접근할수록 D 값은 증가할수록 수치분산에 의한 진동은 발생하기 어렵다. C<1인 경우는 수치진동이 이동파의 전방에 발생한다. C>1인 경우는 파의 후방에 발생하는데, 이 때는 수치확산의 효과로 인해 수치진동은 작아지거나 사라진다. 특성구간길이 L의 값이 작은 사면(예, 급경사사면)의 경우, M-C법은 kinematic 법과 마찬가지로 파의 감쇠를 보이지 않는다. 한편 L의 값이 큰 사면(예, 완경사 사면)에서는 M-C법은 큰 거리격자간격 (Δx)에서도 큰 D(= L/ΔX)의 값을 갖게 되어 C에 거의 관계없이 diffusion wave를 잘 재현한다. 따라서 완경사 유역의 추적에 있어 M-C 법의 적용은 매우 유효하리라고 생각된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권8호
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• pp.1950-1963
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• 1995

A modification of the approximate-factorization method is made to accelerate the convergency rate and to take sufficiently large Courant number without loss of accuracy. And a stable implicit finite-difference scheme for solving the incompressible Navier-Stokes equations employed above modified method is developed. In the present implicit scheme, the volume fluxes with contravariant velocity components and the pressure formulation in curvilinear coordinates is adopted. In order to satisfy the continuity condition completely and to remove spurious errors for the pressure, the Navier-Stokes equations are solved by a modified SMAC scheme using a staggered gird. The upstream-difference scheme such as the QUICK scheme is also employed to the right hand side. The implicit scheme is unconditionally stable and satisfies a diagonally dominant condition for scalar diagonal linear systems of implicit operator on the left hand side. Numerical results for some test calculations of the two-dimensional flow in a square cavity and over a backward-facing step are obtained using both usual approximate-factorization method and the modified one, and compared with each other. It is shown that the present scheme allows a sufficiently large Courant number of O(10$^{2}$) and reduces the computing time.

• 한국안전학회지
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• 제31권4호
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• pp.143-149
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• 2016

In this study, a series of numerical simulation of dam break flow was conducted using EFDC model, and input conditions including cell size, time step, and turbulent eddy viscosity were considered to analyze parameter sensitivity. In case of coarse mesh layout, the propagated length of the shock wave front was ${\Delta}_x$ longer than that of other mesh layouts, and the velocity results showed jagged edge, which can be cured by applying fine grid mesh. Turbulent eddy viscosity influenced magnitude of the maximum velocity passing through gate up to 20% and the cell Peclet number less than 2.0 ensured no numerical oscillations.