• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.59-59
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• 2011

파랑의 전파와 변형에 대한 연구에는 수심방향으로 적분한 2차원방정식인 완경사방정식과 Boussinesq 방정식을 기반으로 한 수치모형을 이용한 연구가 최근까지 가장 활발하게 진행되어 오고 있다. 그러나 실제 구조물의 설계에는 2차원 수치모형에서 고려할 수 없는 수심방향 유속에 기인한 정확도의 문제로 인해 구조물의 형상과 재원을 설계하기 위한 정교한 수치모형실험이 어려워 주로 수리모형실험에 의존해 왔다. 수리모형실험은 실제 현상을 가장 잘 재현해낼 수 있어 신뢰성이 매우 높지만 다양한 실험을 수행하기가 어렵고 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. 이에 따라 최근 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 푸는 3차원 수치모형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이론적으로 매우 우수한 모형이긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 컴퓨터 기술이 급격한 속도로 발전하고 있어 Navier-Stokes 방정식 모형의 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 파랑변형을 다루는 수치모형실험을 수행할 때 외부조파를 사용할 경우 구조물이나 지형에 의해 반사되어 나온 파랑이 조파지점에 도달할 때 실험영역으로 재 반사되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 내부조파기법의 개발에 대한 연구가 필수적이었으며, 자유수면변위를 변수로 사용하는 모형의 경우 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔다. 한편, Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 자유수면변위를 변수로 사용하는 2차원 모형에 비해 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 기존의 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형에 사용된 연속방정식에 질량 원천항을 추가하는 내부조파기법을 도입하여 3차원 수치모형에서 고립파를 내부조파하고, 급경사에서의 고립파의 처오름 및 처내림 현상을 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 동수압 모형으로서, Two-step projection 기법을 사용하는 유한차분모형을 사용하였다. 본 수치모형은 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(spatially averaged Navier-Stokes) 방정식을 계산하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형으로, 난류 모델링을 위해 Smagorinsky LES 모형을 사용한다. 또한, 압력장의 계산을 위해 Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하였으며, 자유수면 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 수치모형실험이 전체적으로 수리모형실험에서 관측한 파랑의 처오름 및 처내림 현상을 잘 재현하고 있는 것으로 나타났으며, 정량적인 비교를 통해 수치모형의 성능을 검증하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.17 no.9
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• pp.2329-2338
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• 1993

An accurate analysis procedure to solve the flow about a flat plate at various incidences has been developed. The Navier-Stokes equations of stream function and vorticity form are solved in a sufficiently large computational domain, in which the grid lines are mutually orthogonal. The details of the flow near the singularity at the tip of the plate is well captured by the analytic solution which is asymptotically matched to the numerically generated outer solution. The solution for each region is obtained iteratively : the solution of one (inner or outer) region uses that of the other as the boundary condition after each cycle. The resulting procedure is accurate everywhere and also computationally efficient as the singularity has been removed. It is applied to the flat plate for a wide range of Re : the results agree very well with the existing computation and experiment.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.4 no.3
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• pp.12-20
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• 1999

The computations of the flowfield and pollutant dispersion over a flat plate and the Russian hills of various slopes are described. The Gaussian plume and the puff model have been used to calculate concentration of pollutant. The Reynolds-averaged unsteady incompressible Navier-Stokes equation with low Reynolds κ-ε model has been used to calculate the flowfield. The flow data of a flat plate and the Russian hills from Navier-Stokes equation solutions has been used as the input data for the puff model. The computational results of flowfield agree well with experimental results of both a flat plate and Russian hills. The concentration prediction by the Gaussian plume model and the Gaussian puff model also agrees flirty well with experiments.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.9
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• pp.801-811
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• 2010

A three-dimensional numerical model called NEWTANK is employed to investigate solitary wave run-up with an internal wave-maker on a steep slope. The numerical model solves the spatially averaged Navier-Stokes equations for two-phase flows. The LES (large-eddy-simulation) approach is adopted to model the turbulence effect by using the Smagorinsky SGS (sub-grid scale) closure model. A two-step projection method is adopted in numerical solutions, aided by the Bi-CGSTAB (Bi-Conjugate Gradient Stabilized) method to solve the pressure Poisson equation for the filtered pressure field. The second-order accurate VOF (volume-of-fluid) method is used to track the distorted and broken free surface. A solitary wave is first internally generated and propagated over a constant water depth in the three-dimensional domain. Numerically predicted results are compared with analytical solutions and numerical errors are analyzed in detail. The model is then applied to study solitary wave run-up on a steep slope and the obtained results are compared with available laboratory measurements.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.1257-1268
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• 1989

본 연구에서는 이에 천이와 난류모델을 첨가하여 층류 경계층이 천이를 거쳐 난류 경계층으로 발달해가는 전과정을 해석하려고 한다. 또, 이러한 부분 면파의 특성을 needle contact법에 의하여 측정 포물형이나 완전 Navier-Stokes 방정식을 사용함에 있어서 표면곡률항의 중요성을 보이며, 익형의 선단등 표면곡률이 중요한 영역에서도 적용가능한 수치적 방법을 제시한다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 2005.12a
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• pp.169-172
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• 2005

Numerical analysis of turbulent flow in three-dimensional channel with V-shaped ribs extruded on both walls has been carried out. Reynolds-averaged Navier-Stokes are calculated for analysis of fluid flow and heat transfer. Shear stress transport (SST) turbulence model is used as a turbulence closure. Computational results for heat transfer rate show good agreements with experimental data.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.10
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• pp.1915-1927
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• 1992

A three-dimensional Navier-Stokes code has been developed for analysis of viscous flows through turbomachinery blade rows or other internal passages. The Navier-Stokes equations are written in a cartesian coordinate system, then mapped to a general body-fitted coordinate system. Streamwise viscous terms are neglected and turbulent effects are modeled using the baldwin-Lomax model. Equations are discretized using finite difference method on the stacked C-type grids and solved using LU-ADI decomposition scheme. calculations are made for a two-dimensional cascade in a transonic wind-tunnel to see the infuence of the endwalls. The flow pattern of the three-dimensional flow near the endwall is found to be different from that of the two-dimensional flow due to the existence of the endwalls.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.21 no.2
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• pp.202-212
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• 1997

In this study, performance of the multi-stage explicit methods for numerical computation of the unsteady Navier-Stokes equations is investigated. Three methods under consideration are 1 st-, 2 nd-, and 4 th-order Runge-Kutta (R-K) methods. Compared in this estimation is stability, accuracy, and CPU time of each method. The computational codes developed are applied to the two-dimensional flow in a square cavity driven by an oscillating lid. It turned out that at Reynolds number 400, the 1 st-order R-K method is the best, while at 3200 the 2 nd-order R-K is recommended. At higher Reynolds numbers, it is conjectured that the 4 th-order R-K method will be the best algorithm among three due to its highest stability.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.98-98
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• 2012

최고진공도 10-10 mbar, 배기속도 2500 L/s를 구현할 대용량 복합 분자펌프(TMP) 설계를 위한 3차원 유동해석을 실시하였다. 진공도가 10-5 mbar 이상이 되는 고진공도에서는 Knudsen 수가 102~107에 이르러 분자간 충돌을 거의 무시할 수 있게 되며, 이때의 유체해석 방법으로서는 통상 희박기체 해석법으로 많이 쓰이는 Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) 방법이나 Continuum fluid에 대한 Navier-Stokes 해석보다, 충돌이 없는 분자의 자유운동을 모사하는 Monte Carlo 방법이 더 적합할 수 있다. 본 연구에서는 다단계 rotor와 stator로 구성되는 복합분자 내 유동장에 Monte Carlo 해석법을 적용하여 유동해석을 실시하였다. 해석 방법의 타당성을 확인하기 위해 동일한 형상에 대해 Navier-Stokes 해석과 DSMC 해석을 병행하였다. 각각의 수치적 해석에서 공통적으로, TMP의 성능에 지배적인 영향을 미치는 설계변수는 rotor-stator의 날개각임이 확인되었고, 이 설계변수들의 최적값을 다양한 3차원 유동해석을 통해 도출하였다. 해석결과는 펌프설계에 적용되어 펌프 성능시험결과를 통해 확증된다.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.1 no.1
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• pp.35-46
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• 1996

원심형 임펠러 내부 유로등 큰 곡률을 수반하는 터보기계 요소의 유동해석을 위한 계산코드를 개발하였다. 이 코드에서는 곡선좌표계에 유도된 3차원 비압축성 Navier-Stokes의 운동 방정식을 SMAC 음해법으로 푼다. 이 코드를 이용하여 유로의 단면이 정사각형이고 90도로 굽은 덕트내부의 층류 입구유동을 해석하고, 굽은 관 특유의 유동현상을 수치모사하였다 또한 곡관부 입구에서 충분히 발달한 유동, 또는 발달중인 유동이 유입될 경우에 이것이 곡관부 내부의 유동에 미치는 영향을 상·하류의 계산영역이 서로 다를 몇몇 유동장에 대하여 조사하고, 본 계산에서 얻어진 결과와 실형결과와의 비교로 본 3차원 유동해석 코드의 유효성을 검토 하였다.