• 제목/요약/키워드: Flux-difference splitting

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캐비테이션 유동해석을 위한 기- 2상 국소균질 모델 -제2보: 기-액 2상 매체중의 고속유동현상 (GAS-LIQUID TWO-PHASE HOMOGENEOUS MODEL FOR CAVITATING FLOW -Part II. HIGH SPEED FLOW PHENOMENA IN GAS-LIQUID TWO-PHASE MEDIA)

  • 신병록;박선호;이신형
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.91-97
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    • 2014
  • A high resolution numerical method aimed at solving cavitating flow was proposed and applied to gas-liquid two-phase shock tube problem with arbitrary void fraction. The present method with compressibility effects employs a finite-difference 4th-order Runge-Kutta method and Roe's flux difference splitting approximation with the MUSCL TVD scheme. The Jacobian matrix from the inviscid flux of constitute equation is diagonalized analytically and the speed of sound for the two-phase media is derived by eigenvalues. So that the present method is appropriate for the extension of high order upwind schemes based on the characteristic theory. By this method, a Riemann problem for Euler equations of one dimensional shock tube was computed. Numerical results of high speed flow phenomena such as detailed observations of shock and expansion wave propagations through the gas-liquid two-phase media and some data related to computational efficiency are made. Comparisons of predicted results and solutions at isothermal condition are provided and discussed.

비정렬 동적격자를 이용한 블레이드-와류 간섭에 따른 공탄성 변위예측 (Prediction of Aeroelastic Displacement Under Close BVI Using Unstructured Dynamic Meshes)

  • 조규원;오우섭;권오준;이인
    • 한국항공우주학회지
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    • 제30권8호
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    • pp.37-45
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    • 2002
  • 본 연구에서는 이차원에서 비정상 비점성 유동해석을 위한 비정렬 동적 편자 기법을 개발하였다. 유동해석 기법은 시간에 대해 2차의 정확도를 갖는 내재적인 시간적분법을 사용하였으며, 격자중심의 유한 체적법과 Roe의 풍상차분법을 이용하여 공간에 대한 차분화를 하였다. 시간과 공간에 대한 정확도를 증가시키기 위해서는 해에 따라 원하는 위치에 격자점들을 임의로 추가할 수 있는 비정상 동적 적응격자 기법을 사용하였다. 이를 이용하여 이차원의 2자유도를 갖는 스프링 에어포일 시스템의 와류와의 간섭현상에 따른 공탄성적 변위를 예측하였다.

에어제트직기 주 노즐내 천음속 유동의 수치 해석적 연구 (A Numerical Analysis of Transonic Flows in an Axisymmetric Main Nozzle of Air-Jet Loom)

  • 오태훈;김상덕;송동주
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 1998년도 춘계 학술대회논문집
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    • pp.168-173
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    • 1998
  • A numerical analysis of axisymetric backward facing step main nozzle flow in air jet loom has been accomplished. To obtain basic design data for an optimum main nozzle for an air-jet loom and to predict the transonic/supersonic flow, a characteristic based upwind flux difference splitting compressible Navier-Stokes method has been used. The wall static pressure of the main nozzle and the flow velocity changes in the nozzle tube were analyzed by changing air tank pressures and acceleration tube lengths. The flow inside the nozzle experiences double choking one at the needle tip and the other at the acceleration tube exit at tank pressures over $4kg_f/cm^2$. The tank pressure $P_t$ leading to the critical condition depends on the acceleration tube length; i.e, $P_t$ is higher for longer acceleration tubes. The $P_t$ value required to bring the acceleration tube exit to the critical condition is nearly constant regardless of acceleration tube length. The round needle tip shape might lead to less total pressure loss when compared with step shape.

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사항중인 선체 주위의 점성유동 계산 및 조종유체력에 선미형상이 미치는 영향 (Computation of Viscous Flows around a Ship with a Drift Angle and the Effects of Stern Hull Form on the Hydrodynamic Forces)

  • 김선영;김연규
    • 대한조선학회논문집
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    • 제38권3호
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    • pp.1-13
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    • 2001
  • 사항상태의 선박 주위의 점성유동 계산을 위하여 RANS 방정식에 대한 수치계산법을 개발하였다. 수치계산법은 이산화방법으로 유한체적법에 기초하여, 비점성 대류항에 대하여는 3차 정도의 flux-difference splitting 방법을 사용하고 시간 적분은 Euler 음해법을 사용하였다. 난류모형으로는 Spalart-Allmaras one-equation 모형을 사용하였다. 개발된 수치계산법을 이용하여 선수형상은 같으나 선미형상이 다른 두 VLCC 선형에 대한 조종유체력 및 유동 특성을 계산하고 이를 실험결과와 함께 비교하고 살펴보았다. 계산결과는 구속모형시험과 국부유동계측으로부터 얻은 유체력 및 유동을 잘 예측하고 있을 뿐 아니라 선미형상 차이에서 나타나는 유체력 및 유동특성의 차이도 잘 보여주었다.

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FDS-HCIB법을 이용한 고립파에 의한 물체 운동 모사 (Simulation of Body Motion Caused by a Solitary Wave using the FDS-HCIB Method)

  • 신상묵;김인철;김용직
    • 대한조선학회논문집
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    • 제51권4호
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    • pp.265-273
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    • 2014
  • Wave-body interaction is simulated using a developed code based on the flux-difference splitting scheme for immiscible and incompressible fluids and the hybrid Cartesian/immersed boundary method. A free surface is captured as a moving contact discontinuity within a fluid domain and an approximated Riemann solver is used to estimate the inviscid flux across the discontinuity. Immersed boundary nodes are identified inside an instantaneous fluid domain near a moving body, then dependent variables are reconstructed at those immersed boundary nodes based on interpolation along local normal lines to the boundary. Free surface flows around an oscillating cylinder are simulated and the computed wave elevations are compared with other reported results. The generation of a solitary wave by a moving wave-maker is simulated and the time histories of wave elevations at two different points are compared with other results. The developed code is applied to simulate body motion of an elastically mounted circular cylinder as a solitary wave passes the body. The force acting on an elastically mounted cylinder is compared with the force acting on a fixed cylinder. Grid independency of the computed body motion is established based on a comparison of results using three different-size grids.

Free Surface Flow in a Trench Channel Using 3-D Finite Volume Method

  • Lee, Kil-Seong;Park, Ki-Doo;Oh, Jin-Ho
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제44권6호
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    • pp.429-438
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    • 2011
  • In order to simulate a free surface flow in a trench channel, a three-dimensional incompressible unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations are closed with the ${\kappa}-{\epsilon}$ model. The artificial compressibility (AC) method is used. Because the pressure fields can be coupled directly with the velocity fields, the incompressible Navier-Stokes (INS) equations can be solved for the unknown variables such as velocity components and pressure. The governing equations are discretized in a conservation form using a second order accurate finite volume method on non-staggered grids. In order to prevent the oscillatory behavior of computed solutions known as odd-even decoupling, an artificial dissipation using the flux-difference splitting upwind scheme is applied. To enhance the efficiency and robustness of the numerical algorithm, the implicit method of the Beam and Warming method is employed. The treatment of the free surface, so-called interface-tracking method, is proposed using the free surface evolution equation and the kinematic free surface boundary conditions at the free surface instead of the dynamic free surface boundary condition. AC method in this paper can be applied only to the hydrodynamic pressure using the decomposition into hydrostatic pressure and hydrodynamic pressure components. In this study, the boundary-fitted grids are used and advanced each time the free surface moved. The accuracy of our RANS solver is compared with the laboratory experimental and numerical data for a fully turbulent shallow-water trench flow. The algorithm yields practically identical velocity profiles that are in good overall agreement with the laboratory experimental measurement for the turbulent flow.

준-비정상해석 기법을 통한 초음속 유동 내 무딘 물체의 열응답 예측 (Quasi-Transient Method for Thermal Response of Blunt Body in a Supersonic Flow)

  • 배형모;김지혁;배지열;정대윤;조형희
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제30권6호
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    • pp.495-500
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    • 2017
  • 본 논문에서는 과도한 계산용량이 필요한 초음속 비행체의 비정상 열응답 해석을 수행하기 위한 준-비정상해석 기법을 소개한다. 준-비정상해석 기법은 연성 연계 기법과 복합 열전달 해석기법을 통합한 방법으로 계산시간 단축시키면서 동시에 정확도를 향상시키기 위해 고안되었다. 또한 준-비정상해석 시, 해석 구간을 분할하기 위한 기준시간을 결정하는 알고리즘을 고안하여 준-비정상해석 기법의 정확도를 향상시키고자 하였다. 본 논문에서는 준-비정상해석 기법을 평가하기 위하여 가상의 비행 시나리오에서 열응답 해석을 수행하였으며, 비정상 해석 결과와 비교 검증을 수행하였다. 무딘 물체의 표면 온도 및 정체점의 온도를 통해 각각의 기법의 차이를 도출하였다. 비정상 해석을 통해 도출한 정체점의 온도와 준-비정상 해석을 통해 도출한 정체점의 온도 차이는 11.4% 이내로 높은 정확도를 확보함과 동시에 28배에 가까운 계산시간을 단축시켜 해석 기법의 효율성과 정확성을 확보하였다.