• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
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• pp.104-110
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• 2008

Detached Eddy Simulation (DES) is applied to an axisymmetric base flow at supersonic mainstream. DES is a hybrid approach to modeling turbulence that combines the best features of the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) and large-eddy simulation (LES) approaches. In the Reynolds-averaged mode, the model is currently based on either the Spalart-Allmaras (S-A) turbulence model. In the large eddy simulation mode, it is based on the Smagorinski subgrid scale model. Accurate predictions of the base flowfield and base pressure are successfully achieved by using the DES methodology with less computational cost than that of pure LES and monotone integrated large-eddy simulation (MILES) approaches. The DES accurately resolves the physics of unsteady turbulent motions, such as shear layer rollup, large-eddy motions in the downstream region, small-eddy motions inside the recirculating region. Comparison of the results shows that it is necessary to resolve approaching boundary layers and free shear-layer velocity profiles from the base edge correctly for the accurate prediction of base flows. The consideration of an empirical constant CDES for a compressible flow analysis may suggest that the optimal value of empirical constant CDES may be larger in the flows with strong compressibility than in incompressible flows.

• 한국추진공학회지
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• 제6권3호
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• pp.29-36
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• 2002

2차원, 3차원 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 DCA 압축기 익렬의 수치해석을 수행하고, 여러 가지 입사각에 대해 실험치와 비교.검토하였다. SIMPLE 알고리즘을 적용한 2차원, 3차원 코드는 대류항의 이산화에 하이브리드 도식을, 집중격자기법을 사용할 때 발생할 수 있는 압력진동해를 방지하기 위하여 PWIM을 사용하였다. 캐스케이드 유동을 예측하는데 있어서 가장 중요한 요소 중의 하나가 난류모델링이다. 이는 캐스케이드 내의 유동이 역압력구배에 의한 박리와 재부착 등의 복잡한 양상을 보이기 때문이다. 본 연구에서는 계산시간의 효율성을 고려해 $\kappa$-$\varepsilon$ 벽법칙 모델을 사용하였다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.416-419
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• 2006

Numerical analysis is carried out to identify the wall thinning effect inside the feed water valve. The finite volume method is applied to make analysis for the viscous flows. The commercial cock FLUENT is used for the simulation and the GAMBIT for the grid generation. The RNG $\kappa-\varepsilon$ model is used for the turbulence and the tet-hybrid grid is applied for the modeling. The velocity vector, the pressure contour, the change of residual along the iteration number, and the dynamic head are predicted for the hydrodynamic investigation.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(2)
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• pp.842-845
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• 2005

A method for the numerical simulation of two-dimensional free-surface flow resulting from the propagation of regular gravity waves over topography with arbitrary bottom shape is presented. The method is based on the numerical solution of the Euler equations subject to the fully nonlinear free-surface boundary conditions and the appropriate bottom, inflow and outflow conditions using a hybrid finite-differences and spectral-method scheme. The formulation includes a boundary-fitted transformation, and is suitable for extension to incorporate large-eddy simulation (LES) and large-wave simulation (LWS) terms for turbulence and breaking wave modeling, respectively. Results are presented for the simulation of the free-surface flow over two different bottom topographies, with constant slope values of 1:10 and 1:20, two different inflow wave lengths and two different inflow wave heights. An absorption outflow zone is utilized and the results indicate minimum wave reflection from the outflow boundary. Over the bottom slope, lengths of waves in the linear regime are modified according to linear theory dispersion, while wave heights remain more or less unchanged. For waves in the nonlinear regime, wave lengths are becoming shorter, while the free surface elevation deviates from its initial sinusoidal shape.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.149-149
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• 2020

하천에서 물 흐름이 보와 댐과 같은 수공구조물을 지날 때 일반적으로 흐름상태에 다양하고 급진적인 변화가 발생한다. 특히 흐름이 구조물을 지나면서 사류(supercritical flow)로 변하고 다시 상류(subcritical flow)로 복원되면서 일어나는 도수(hydraulic jump) 현상은 수위의 급변화, 흐름 에너지 소산, 변동성이 강한 압력 분포 등이 특징이다. 이러한 흐름 특성들은 보나 여수로와 같은 수공구조물 자체의 성능뿐만 아니라 이들 수공구조물의 하류에서 발생하는 국부세굴로 인해 구조물의 안정성에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 수공구조물을 설계할 때는 이들 구조물을 통과하는 흐름의 비정상 난류 흐름 특성을 정확하게 해석하여 반영하여야 한다. 이 연구에서는 k-omega SST 난류 모형과 자유수면의 급격한 변동을 해석하기 위한 하이브리드-VOF(hybrid volume of fluid)기법을 이용하여 도수현상을 수치적으로 재현하고자 한다. 기존 CFD(computational fluid Dynamics) 모델링에서는 자유수면 변동의 영향을 고려하기 위해 VOF 기법을 많이 사용하였다. 하지면 전통적인 VOF 기법은 다상흐름(multiphase flow)을 오직 부피분율(volume fraction)의 함수로만 고려하며 모의함으로써 강한 수면변동뿐만 아니라 공기연행(air entrainment)를 동반하는 난류 흐름을 모의하는데는 한계가 있다. 이 연구에서 이용하는 Eulerian 기법인 하이브리드 VOF 기법은 물과 공기의 각 상에 대하여 흐름 특성들을 개별적으로 계산하기 때문에 공기연행을 포함한 급변류 흐름에서 전통적인 VOF 기법보다 적용성이 우수하다. 이와 같은 난류모형과 자유수면 포착기법을 이용하여 3차원 비정상 난류 흐름 수치모형을 구축하여 수공구조물 주변에서 발생하는 강한 공기연행과 난류 특성를 보이는 급변류를 수치적으로 재현한다. 이 연구는 계산된 수치해석 결과를 기존 수리실험 결과와 비교하여 수치모형의 적용성을 평가하고 도수 현상에서 발생하는 독특한 흐름 특성을 제시한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.575-583
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• 2017

계단형 보와 여수로 같은 수공구조물의 상부에서는 스키밍 흐름 그리고 직하류부에서는 정상파를 포함하는 도수 현상인 파형흐름과 같이 다양한 형태의 흐름이 발생한다. 연구에서는 하이브리드 RANS-LES 난류 모델링 기법과 자유수면 변동을 해석하기 위한 VOF (volume of fluid)기법을 병합한 3차원 부정류 수치모형을 이용하여 계단형 보가 설치된 사각형 개수로에서 발생하는 파형흐름과 스키밍 흐름을 포함하는 난류흐름을 수치모의 하였다. 시간평균 수치모의 결과와 기존 수리모형 실험 결과를 비교분석한 결과, 수치모의는 보 하류부에서의 평균유속분포의 변화, 정체파와 수면와류를 포함하는 파형흐름의 전반적인 수면 변화, 파형흐름의 파고와 길이, 정체파 하부에서 발생하는 재순환 흐름 영역의 길이 등을 양호하게 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의를 통해서 자유수면과 순간 유속 벡터의 변동, 전단응력과 난류에너지의 분포 그리고 3차원 난류조직구조와 총압력분포의 형태와 변동 자료를 제시하여 스키밍 흐름과 파형흐름 영역에서의 독특한 흐름 거동 특성을 규명하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권10호
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• pp.743-752
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• 2019

만곡수로에서의 흐름은 나선형 운동 형태의 이차류가 지배적이며, 이로 인해 일반적으로 만곡 외측을 따라 침식 현상이 발생하게 된다. 이러한 이차류를 약화시키기 위해서 보통 만곡수로 외측을 따라서 수제와 같은 수공구조물을 설치한다. 이 연구에서는 OpenFOAM 오프소스 소프트웨어를 토대로 난류 해석을 위한 하이브리드 RANS/LES 기법과 자유수면 해석을 위한 VoF기법을 이용한 3차원 수치모의를 통해서 $90^{\circ}$ 만곡수로에 설치된 잠긴수제가 후루드수가 0.43인 조건에서 이차류의 발달에 미치는 영향을 분석하였다. 시간과 공간에 대해서 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 수치모의를 수행하였으며, 수치해석 결과는 실험결과와 비교하여 수치모의의 정확도를 평가하였다. 잠긴수제가 설치된 경우의 수치모의 결과를 흐름방향 유속 분포와 횡방향 순환 유속벡터장을 중심으로 수리실험 관측값들과 비교할 때 수치모의 결과는 수리실험에서 관측된 주요 이차류 흐름 거동과 현상들을 대부분 양호한 정확도로 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의 결과를 비교해보면, 잠긴수제 설치로 인해서 만곡이 끝나는 단면 외측 하상부근에서의 유속은 약 평균유속의 1/3 정도 감소하는 반면에 수제 상단부에서의 전단층 발달에 따른 흐름 가속으로 자유수면 부근까지 유속이 증가하고 만곡 수충부에서는 수면 부근 유속이 약 20% 증가하는 것으로 나타났다. 결과적으로 잠긴수제는 만곡부에서 발생하는 이차류의 강도를 약화시켜 만곡부 외측 하상의 안정에 도움이 될 것으로 판단된다. 한편, 각 잠긴수제 전면부에서 말발굽와가 그리고 후면부에서는 후류가 형성되면서 수제 구조물 주변에서 강한 국부세굴이 발생하는 것으로 나타남으로, 국부세굴을 최소화할 수 있는 수제의 형상 및 배열에 대한 추가 연구가 요구된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.79-93
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• 2015

Gulf Stream 인근해역에서 해양 중규모 와동의 삼차원 구조분석을 HYCOM 수치모델을 사용하여 수행하였다. 시계방향 및 반시계 방향으로 회전하는 와동들의 구조를$1/12^{\circ}$와 $1/48^{\circ}$ 두개의 모델 해상도를 사용하여 비교하였다. 라그랑지안 모수인 Finite Size Lyapunov Exponent (FSLE) 와 Okubo-Weiss parameter(OW) 분포를 분석한 결과 표층의 와동구조가 수심 깊은 곳까지 영향을 미치는 것으로 나타났는데, 이는 와동에 의한 수평방향 해수운동이 수직방향 해수운동보다 크기 때문인 것으로 해석되었다. 고해상도 모델의 경우 와동근처에서 10 km 미만의 미세난류구조 들이 많이 발견되었으며, 이러한 미세난류구조들은 고해상도 모델의 와동근처에서 해수의 움직임을 저해상도 모델보다 불규칙하게 만드는 것으로 나타났다. 이러한 미세난류구조에 의한 해수의 불규칙한 움직임은 분산계수 (dispersion coefficient)에도 영향을 미치는데, 수평 분산계수의 경우 해수운동이 자유로운 고해상도 모델이 저해상도 모델보다 그 값이 더 크게 나타났다. 수직 분산계수의 값은 저해상도 모델에서 더 크게 나왔는데, 이는 와동의 경사진 궤도를 따라 움직이는 저해상도 모델의 해수운동이 수직 분산계수값을 증가시키기 때문인 것으로 들어났다. 상대 수직 분산계수의 경우 이러한 궤도의 영향이 줄어들기 때문에 해수의 수직운동을 측정하는데 있어 절대 수직 분산계수 보다 더 적합한 것으로 판명되었다.