• 한국물환경학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.38-45
• /
• 2007

A one-dimensional kinematic wave model was used to calculate temporal and spatial changes of the highway runoff. Infiltration into pavement was considered using Darcy's law, as a function of flow depth and pavement hydraulic conductivity ($K_p$). The model equation was calculated using the method of characteristics (MOC), which provided stable solutions for the model equation. 22 storm events monitored in a highway runoff monitoring site in west Los Angeles in the U.S. were used for the model calculation and evaluation. Using three different values of $K_p$ ($5{\times}10^{-6}$, $10^{-5}$, and $2{\times}10^{-5}cm/sec$), total runoff volume and peak flow rate were calculated and then compared with the measured data for each storm event. According to the calculation results, $10^{-5}cm/sec$ was considered a site representative value of $K_p$. The study suggested a one-dimensional method to predict hydrodynamic behavior of highway runoff, which is required for the water quality prediction.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제35권2호
• /
• pp.41-48
• /
• 2023

본 연구에서는 바닥의 움직임에 따른 파랑의 생성 및 변화를 모의할 수 있는 간단한 선형 수치해석 기법을 소개한다. 연속방정식과 선형의 동역학적 및 운동학적 자유수면 경계조건, 선형의 운동학적 바닥 경계조건을 공간에 대해 푸리에 변환한 후 파수 영역에서 수치해석을 수행하며, 결과는 푸리에 역변환을 통해 공간영역에서 표현된다. 파수 영역에서 동역학적 자유수면 경계조건과 운동학적 자유수면 경계조건이 수치적으로 계산되며, 이 때 평균수면 (z = 0)에서의 속도포텐셜은 연속방정식과 운동학적 바닥 경계조건을 만족한다. 삼각형 및 사각형 형상의 바닥이 주기적으로 움직이는 경우의 파랑 생성 및 전파에 대해 검토하였다. 간편 수치해석 기법을 이용한 결과는 기존의 선형 해석해와 비교하였으며, 거의 일치하는 결과를 보였다. 계산 시간간격(Δt)과 계산 파수간격(Δk)에 따른 수치해석 결과의 안정성에 대해서도 검토하였다. 검토 결과 Δt ≤T(주기)/1000, Δk ≤ π/100 일 때 수치해석에 의한 결과가 적절하게 도출되는 것으로 나타났다.

• 물과 미래
• /
• 제18권2호
• /
• pp.175-185
• /
• 1985

본 연구는 유출해석을 위하여 저유함수모델의 상수와 유역의 수문인자 및 지형인자와의 관계를 명백히 할 수 있는 방법에 대하여 고찰하였다. 연구대상유역은 우리나라의 중요수계에 속하는 한강 금강 낙동강 영산강 유역의 8개소유역을 택하였다. 최적상수의 탐색은 수학적 최적치 탐색방법의 하나인 SDFP 법을 사용하였으며 적합성 검정에는 $\chi$2-기준을 적용하였다. 저유함수법과 kinematic wave 이론에 의하여 저유상수와 지대시간을 구하는 공식을 인도하였으며 kinematic wave 모델의 가정치와 저유함수 모델의 최적상수를 기준으로 하여 검토하였다. 주요한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 저유함수법과 kinematic wave 모델의 상수 사이에는 서로 공통된 관계가 있다. 따라서 이 두 모델의 관계로부터 ⑬식을 얻었다. 2) 위에서 구한 공식을 간단히 하여 산지유역에서 실제적으로 적용될 수 있는 새로운 공식을 제안하였다. 3) 여기에서 제안된 방정식의 적합성을 검정하기 위하여 산지유역의 몇 개 지점에 몇 개의 홍수자료를 적용하여 이 방정식으로 구한 상수를 갖이고 저유함수법에 의하여 유출해석을 하여 제안식의 타당성을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제52권11호
• /
• pp.887-894
• /
• 2019

분포형 강우유출모형의 수치모의 연산시간을 단축시키기 위해 GPU(Graphic Processing Unit)를 이용한 가속 운동파모형을 개발하고 정확성과 연산속도에 대한 성능을 검토하였다. 분포형모형의 지배방정식은 운동파모형과 Green-Ampt모형으로 구성되었고, 운동파모형은 유한체적법을 이용하여 이산화 하였다. GPU 가속 운동파모형 개발을 위해 CUDA fortran을 이용하였다. 개발된 모형을 이용하여 이상적인 유역에서 발생하는 강우유출현상을 모의 하였고, 다른 모형 및 실험결과와의 비교를 통하여 개발된 GPU 가속 운동파모형이 비교적 정확하게 유출량을 계산할 수 있음을 확인하였다. 동일한 유한체적법을 이용한 CPU(Central Processing Unit) 기반의 강우유출모형과 비교할 경우, GPU 가속모형의 연산시간 단축비율은 격자의 수가 증가할수록 높아졌으며, 본 연구에 사용된 장비를 기준으로 최대 450배 정도 단축됨을 확인하였다.

• Journal of applied mathematics & informatics
• /
• 제26권1_2호
• /
• pp.45-60
• /
• 2008

Here we consider the evaluation of the the dynamic component of the second order force due to wave diffraction by a circular cylinder analytically and numerically. The cylinder is fixed, vertical, surface piercing in water of finite uniform depth. The formulation of the wave-structure interaction is based on the assumption of a homogeneous, ideal, incompressible, and inviscid fluid. The nonlinearity in the wave-structure interaction problem arises from the free surface boundary conditions, namely, dynamic and kinematic free surface boundary conditions. We expand the velocity potential and free surface elevation functions in terms of a small parameter and then consider the second order diffraction problem. After deriving the pressure using Bernoulli's equation, we obtain the analytical expression for the dynamic component of the second order force on the cylinder by integrating the pressure over the wetted surface. The computation of the dynamic force component requires only the first order velocity potential. Numerical results for the dynamic force component are presented.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.90-100
• /
• 2006

A digital wave tank (DWT) simulation technique has been developed by authors to investigate the interactions of fully nonlinear waves with 3D marine structures. A finite-difference/volume method and a modified marker-and-cell (MAC) algorithm have been used, which are based on the Navier-Stokes (NS) and continuity equations. The fully nonlinear kinematic free-surface condition is implemented by the marker-density function (MDF) technique or the Level-Set (LS) technique developed for one or two fluid layers. In this paper, some applications for various engineering problems with free-surface are introduced and discussed. It includes numerical simulation of marine environments by simulation equipments, fully nonlinear wave motions around offshore structures, nonlinear ship waves, ship motions in waves and marine flow simulation with free-surface. From the presented simulations, it seems that the developed DWT simulation technique can handle various engineering problems with free-surface and reliably predict hydrodynamic features due to the fully-nonlinear wave motions interacting with such marine structures.

• 한국해양공학회지
• /
• 제10권2호
• /
• pp.136-145
• /
• 1996

The theory is based on two thermodynamic equations for the air mass in the air column and bydrodynamic equation for the relation between the response of the air in the water column and the incident wave. The numerical model is experimented in a two dimensional water tank and the caisson model with sloped front wall is tested in the large towing tank.

• 한국해양공학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.1-7
• /
• 2003

A virtual reality technology for multipurpose numerical simulation is developed to reproduce and investigate a variety of ocean environmental problems in a 3D Numerical Wave Tank(NWT). The governing equations for solving incompressible fluid motion are Navier-Stokes equation and continuity equation. The Marker-Density function technique is adopted to implement the fully nonlinear freesurface kinematic condition. The marine environmental situations, i.e., waves, currents, etc., are reproduced by use of multi-segmented wavemakers on the basis of the so-called ″snake-principle″. In this paper, some numerical reproduction techniques for regular, and irregular waves, multi-directional waves, Bull's-eye wave. wave-current, and solitary wave are presented, and a model test in motion with large amplitude of roll angle is conducted in the developed 3D-NWT, using a overlaid grid system.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.174-180
• /
• 2002

A virtual reality technology for multipurpose numerical simulation is developed to reproduce and investigate a variety of ocean environmental problems in a 3D-Numerical Wave Tank. The governing equations for solving incompressible fluid motion are Navier-Stokes equation and continuity equation, and the Marker-Density function technique is adopted to implement the fully-nonlinear free-surface kinematic condition. The marine environmental situations, i.e. waves, currents, wind, etc., are reproduced by use of multi-segmented wavemaker on the basis of the so-called "snake-principle". In this paper, some numerical reproduction techniques for regular and irregular waves, multi-directional waves, Bull's-eye wave, wave-current, and solitary wave are presented, and a model test in motion with large amplitude of roll angle is conducted in the developed 3D-NWT, using a overlaid grid system.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제37권10호
• /
• pp.823-836
• /
• 2004

두개의 지표면과 그 사이에 있는 하도로 이루어진 유역을 가정하여 이동강우에 대한 유출을 운동파 이론을 적용하므로서 해석하여 다양한 강우이동속도의 경우를 비교 분석하였다. 이동강우는 하천의 상류방향, 하류방향, 횡방향으로 0.25∼2.0m/s의 속도로 이동시켰으며, 이때 강우분포형은 균등분포형, 전진형, 지연형, 중앙집중형을 적용하였다. 횡방향 이동강우의 경우에 첨두유량이 가장 크게 나타났고, 상류방향의 이동강우에 대한 첨두유량이 가장 작게 나타났다. 강우분포형에 대한 유출의 민감도는 강우이동속도가 빠를수록 감소하였다. 강우이동속도가 빠를수록 첨두시간이 빨라지며, 수문곡선은 급격히 얇아짐을 알 수 있다.