• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제26권4호
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• pp.244-262
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• 2022

In this paper, we analyze the hybridizable discontinuous Galerkin (HDG) method for second-order elliptic equations with nonlinear coefficients, which are used in many fields. We present the HDG method that uses a mixed formulation based on numerical trace and flux. Under assumptions on the nonlinear coefficient and H²-regularity for a dual problem, we prove that the discrete systems are well-posed and the numerical solutions have the optimal order of convergence as a mesh parameter. Also, we provide a matrix formulation that can be calculated using an iterative technique for numerical experiments. Finally, we present representative numerical examples in 2D to verify the validity of the proof of Theorem 3.10.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제20권2호
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• pp.137-150
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• 2016

In this paper we analyze an a posteriori error estimator based on flux recovery for lowest-order finite element discretizations of elliptic interface problems. The flux recovery considered here is based on averaging the discrete normal fluxes and/or tangential derivatives at midpoints of edges with weight factors adapted to discontinuous coefficients. It is shown that the error estimator based on this flux recovery is equivalent to the error estimator of Bernardi and $Verf{\ddot{u}}rth$ based on the standard edge residuals uniformly with respect to jumps of the coefficient between subdomains. Moreover, as a byproduct, we obtain slightly modified weight factors in the edge residual estimator which are expected to produce more accurate results.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.597-608
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• 2003

본 연구에서는 천수방정식을 이용하여 2차원 개수로에서 하상과 하폭이 급격히 변화하는 경우에 발생하는 천이류를 해석하였다. 불연속점 근처에서 발생하는 수치진동을 제어하면서 시간과 공간에 대한 2차 정확도를 확보하기 위하여 WAF 기법에 TVD 조건을 갖는 흐름률 제한자를 도입하였으며, Riemann해를 계산하기 위하여 3개의 전파속도를 고려하는 HLLC 방법을 이용하였다. 개수로에서 단면변화를 고려한 2차원 해석을 할 경우, 격자 구성과 경계 처리에서 어려움이 발생한다. 이와 같은 어려움을 해결하기 위하여 일반좌표계를 도입하여 하폭이 변화하는 구간에 발생하는 천이류를 수치모의하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1383-1393
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• 2014

최근, 급속한 컴퓨터 하드웨어의 성능 향상과 전산유체역학 분야의 이론적 발전으로, 고차 정확도의 수치기법들이 계산수리학 분야에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 1차원 천수방정식에 대한 수치 해법으로 TVD Runge-Kutta 불연속 갤러킨(RKDG) 유한요소법을 적용하였다. 대표적인 천이류(transcritical flow)의 예로 순간적인 댐 붕괴에 의한 댐 붕괴류(dam-break flow) 흐름과 지형변화에 의한 천이류를 모의하였다. 리만(Riemann) 근사해법으로 로컬 Lax-Friedrichs (LLF), Roe, HLL 흐름률(flux) 기법을 사용하였고, 불필요한 진동을 제거하기 위하여, 기울기 제한자로서 MUSCL 제한자를 사용하였다. 개발된 모델은 1차원 댐 붕괴류와 천이류에 적용하였다. 수치해석 결과는 해석해, 수리실험 결과와 비교하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제24권3호
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• pp.319-328
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• 1992

일차원 구에서 유한요소법의 Galerkin formulation이 일차형태의 단일 에너지 중성자 수송방정식의 적분법에 적용되었다. 구분적으로 1차 혹은 2차인 Lagrange 다항식들이 선형대수 방정식들의 집합을 만들기 위해 적분법에 있는 각의존 중성자속(angular flux)에 대하여 활용되었다. 수치해석이 균질구에서의 임계문제와 비균질구에서의 scalar flux 분포에 대해서 행해졌다. 공간과 각에 대하여 연속적인 유한요소를 사용한 균질구에서의 임계문제에 대한 유한요소법의 결과들은 이론적인 해들자 비교되었다. 비균질 문제에서는 각자 공간에 대하여 불연속 유한요소를 사용하여 구한 scalar flux 분포는 ANISN code에 의한 계산결과와 잘 일치하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.569-574
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• 2020

천수방정식에 대한 불연속 갤러킨 기법 (DG)은 주로 양해법 기반으로 개발되어 적용되어 왔으나, 바닥마찰항의 처리, 과도한 CFL 조건 등의 불리한 점이 지적되어 왔다. 이에 대한 대안으로써, 본 연구에서는 음해법 기반의 모형을 개발하고 이를 적용하여 향후 가능성을 입증하였다. 본 논문에서 연구한 사례에서는 선형 삼각형 요소를 사용하였고, 수치흐름률로서 Roe 흐름률을 이용하였으며, TVD 특성 보존을 위한 기울기 제한자를 적용하였다. 적용 사례로서 실린더 주변의 흐름과 댐 붕괴류 문제 등에 대하여 적용하고, 기존의 실험치, 수치해와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제46권6호
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• pp.783-796
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• 2014

The coarse mesh finite difference (CMFD) method is applied to the discontinuous finite element method based discrete ordinate calculation for source convergence acceleration. The three-dimensional (3-D) DFEM-Sn code FEDONA is developed for general geometry applications as a framework for the CMFD implementation. Detailed methods for applying the CMFD acceleration are established, such as the method to acquire the coarse mesh flux and current by combining unstructured tetrahedron elements to rectangular coarse mesh geometry, and the alternating calculation method to exchange the updated flux information between the CMFD and DFEM-Sn. The partial current based CMFD (p-CMFD) is also implemented for comparison of the acceleration performance. The modified p-CMFD method is proposed to correct the weakness of the original p-CMFD formulation. The performance of CMFD acceleration is examined first for simple two-dimensional multigroup problems to investigate the effect of the problem and coarse mesh sizes. It is shown that smaller coarse meshes are more effective in the CMFD acceleration and the modified p-CMFD has similar effectiveness as the standard CMFD. The effectiveness of CMFD acceleration is then assessed for three-dimensional benchmark problems such as the IAEA (International Atomic Energy Agency) and C5G7MOX problems. It is demonstrated that a sufficiently converged solution is obtained within 7 outer iterations which would require 175 iterations with the normal DFEM-Sn calculations for the IAEA problem. It is claimed that the CMFD accelerated DFEM-Sn method can be effectively used in the practical eigenvalue calculations involving general geometries.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권3호
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• pp.485-498
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• 2020

A diffusion synthetic acceleration (DSA) technique for the S_N transport equation discretized with the linear discontinuous expansion method with subcell balance (LDEM-SCB) on unstructured tetrahedral meshes is presented. The LDEM-SCB scheme solves the transport equation with the discrete ordinates method by using the subcell balances and linear discontinuous expansion of the flux. Discretized DSA equations are derived by consistently discretizing the continuous diffusion equation with the LDEM-SCB method, however, the discretized diffusion equations are not fully consistent with the discretized transport equations. In addition, a fine mesh rebalance (FMR) method is devised to accelerate the discretized diffusion equation coupled with the preconditioned conjugate gradient (CG) method. The DSA method is applied to various test problems to show its effectiveness in speeding up the iterative convergence of the transport equation. The results show that the DSA method gives small spectral radii for the tetrahedral meshes having various minimum aspect ratios even in highly scattering dominant mediums for the homogeneous test problems. The numerical tests for the homogeneous and heterogeneous problems show that DSA with FMR (with preconditioned CG) gives significantly higher speedups and robustness than the one with the Gauss-Seidel-like iteration.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.155-166
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• 2005

상류이송기법은 불연속 흐름을 해석할 수 있기 때문에 댐붕괴류, 천이류 등의 해석에 많이 이용되고 있다. 그러나 상류이송기법은 생성항 처리과정에서 발생하는 오차로 인해 불균일한 단면을 가진 자연하천에는 거의 적용되지 못하고 단순화된 하도에만 주로 적용되어 왔다. 본 논문에서는 생성항의 차분화를 위해서 정규화된 Jacobian을 사용하는 상류이송형 생성항 처리기법을 개발하였다. 적용 결과 본 연구에서 제안된 생성항 처리기법이 정확하면서 효율적인 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안한 방법은 단순한 형태를 지니고 있으며 다른 상류이송기법에도 다양하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권2호
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• pp.191-199
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• 2024

A study was conducted on a tubular heat exchanger to improve its heat transfer rate by using a novel baffle plate design with discontinuous swirling patterns. The design consisted of perforated baffle plates with rectangular air deflectors positioned at varying angles. The tubes in the heat exchanger were arranged in a consistent alignment with the airflow direction and exposed to a uniform heat flux on their surfaces. Each baffle plate included sixteen deflectors inclined at the same angle and arranged in a clockwise pattern. This arrangement induced a swirling motion of the air inside a circular duct where the heated tubes were located, leading to increased turbulence and improved heat transfer on the tube surfaces. The spacing between the baffle plates was adjusted at different pitch ratios, and the Reynolds number was controlled within a range of 16,000 to 29,000. The effects of pitch ratios and inclination angles on the heat exchanger's performance were analyzed. The results indicated that using a baffle plate with rectangular deflectors inclined at 30° and a pitch ratio of 1.2 resulted in an average increase of 1.29 in the thermal enhancement factor.