• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.1752-1756
• /
• 2008

A simple, accurate and efficient mesh generation technique, the cut-cell method, is able to represent an arbitrarily complex geometry. Both structured and unstructured grid meshes are used in this method. First, the numerical domain is constructed with regular Cartesian grids as a background grid and then the solid boundaries or bodies are cut out of the background Cartesian grids. As a result, some boundary cells can be contained two numerical conditions such as the flow and solid conditions, where the special treatment is needed to simulate such physical characteristics. The HLLC approximate Riemann solver, a Godunov-type finite volume method, is employed to discretize the advection terms in the governing equations. Also, the TVD-WAF method is applied on the Cartesian cut-cell grids to stabilize numerical results. Present method is validated for the rectangular dam break problems. Initially, a conventional grid is constructed with the Cartesian regular mesh only and then applied to the dam-break flow simulation. As a comparative simulation, a cut-cell grids are applied to represent the flow domain rotated with arbitrary angles. Numerical results from this study are compared with the results from the case of the Cartesian regular mesh only. A good agreement is achieved with other numerical results presented in the literature.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제51권10호
• /
• pp.853-862
• /
• 2018

본 연구에서는 적응적 분할격자기반 2차원 침수해석모형 K-Flood를 개발하였다. 분할격자기법은 흐름 특성을 기반으로 격자를 분할하여 흐름영역과 비흐름영역으로 구분하는 격자생성기법이며, 분할격자기법과 격자세분화기법을 동시에 활용하면 매우 적은 수의 격자로 복잡한 형상의 흐름영역을 표현할 수 있어 효율적인 모의가 가능하다. 특히 최근 도시홍수에 대해 매우 정밀한 해상도의 자료와 격자를 이용하여 보다 정확한 침수해석 또는 예보를 하고자 하는 시도가 늘어나고 있으며, K-Flood는 이러한 복잡한 흐름영역의 계산 시 적응적 분할격자를 활용하여 효율적인 격자생성이 가능하다. 공간 및 시간에 대해 2차 정확도의 유한체적 수치해법이 적용되었다. K-Flood의 검증을 위해 2차원 침수해석모형의 검증에 널리 사용되고 있는 1) 원형 실린더에 의한 충격파 반사 모의, 2) 도시홍수실험 모의, 3) Malpasset 댐붕괴 모의를 수행하였다. 모든 모의에서 관측자료 및 과거의 모의결과와 비교하여 성공적으로 K-Flood의 성능을 검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제44권7호
• /
• pp.511-522
• /
• 2011

적응적 메쉬세분화기법과 분할격자기법을 적용한 2차원 천수방정식모형을 활용하여 구조물을 고려한 극한 홍수 실험을 모의하였다. 본 연구에 사용된모형은 두 격자생성 기법을함께 사용함으로서 복잡한 경계를보다 적은 격자로 효율적으로 표현하는 것이 가능하며, 동적 적응 메쉬세분화기법을 사용하여 흐름이 빠르게 변하는 영역에서 정확도를 유지하면서도 효율적으로 계산하는 것이 가능하다. HLLC 리만근사해법과 MUSCL 기법을 적용하여 시공간상에서 2차정도를 유지하며, 댐붕괴파와 같은 불연속적인 흐름을 정확하게 모의할 수 있다. 모형의 검증을 위해 IMPACT 프로젝트에서 수행한 도시지역 극한홍수실험을 모의하였다. 실험결과와 모의결과가 양호하게 일치하는 것을 확인하였으며, 천이류 현상과 함께 구조물에 의한 홍수파 전달 양상이 의미있는 수준으로 모의된 것을 확인하였다. 또한 분할격자기법의 사용으로 모델의 격자 민감도가 향상되었다. 본 모델은 댐붕괴와 같이 내수침수현상이 지배적이지 않은 도시범람을 모의하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 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.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
• /
• pp.91-94
• /
• 2002

It is important to develop new effective technologies for increasing the interruption capacity and reducing the size of a GCB (Gas Circuit Breaker). It is not easy to test the real GCB model in practice as in theory. Therefore, a simulation tool based on a CFD (Computational Fluid Dynamics) algorithm has been developed to facilitate an optimization of the interrupter. But the choice of grid is not at all trivial in the complicated geometries like a GCB. In this paper, we have applied a CFD-CAD integration using Cartesian cut-cell method, which is one of the grid generation techniques for dealing with complex and multi-component geometries.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
• /
• pp.116-120
• /
• 2009

A two-dimensional unsteady inviscid flow solver has been developed for the simulation of complex geometric configurations on adaptive Cartesian meshes. Embedded condition was used for boundary condition and a predictor-corrector explicit time marching scheme was used for time-accurate numerical simulation. The Cartesian mesh generator, which was previously developed for steady problem, was used grid generation for unsteady flow. The solver was based on ALE formulation for body motion. For diminishing the effects of cut-cells, the cell merging method was used. Using cell merging method, it was eliminated the CFL constraints. The conservation problem, which is caused cell-type variation around region swept by solid boundary, was also solved using cell merging method. The results are presented for 2D circular cylinder and missile launching problem.

• 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.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
• /
• pp.523-528
• /
• 2001

There are many difficult problems in analyzing the flow characteristics in a high voltage circuit breaker such as shock wave and complex geometries, which may be either static or in relative motion. Although a variety of mesh generation techniques are now available, the generation of meshes around complicated, multicomponent geometries like a gas circuit breaker is still a tedious and difficult task for the computational fluid dynamics. This paper presents the computational method for analyzing the compressible flow fields in a high voltage gas circuit breaker using the Cartesian cut-cell method based on the CFD-CAD integration, which can achieve the accurate representation of the geometry designed by a CAD tools. The technique is frequently satisfied, and it will be almost universally so in the future, as the CFD-CAD traffic increases.

• 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.

• 한국CDE학회논문집
• /
• 제13권6호
• /
• pp.450-458
• /
• 2008

Recently, Cartesian grid approach has been popular to generate grid meshes for complex geometries in CFD (Computational Fluid Dynamics) because it is based on the non-body-fitted technique. This paper presents a method of an octree generation and boundary cell clipping using section curves for fast octree generation and elimination of redundant intersections between boundary cells and triangles from 3D triangular mesh. The proposed octree generation method uses 2D Scan-Converting line algorithm, and the clipping is done by parameterization of vertices from section curves. Experimental results provide octree generation time as well as Cut-cell clipping time of several models. The result shows that the proposed octree generation is fast and has linear relationship between grid generation time and the number of cut-cells.