The numerical damping and dispersion error characteristics associated with difference schemes and a panel shift method used for the calculation of steady free surface flows by a panel method are an analysed in this paper. First, 12 finite difference operators used for the double model flow by Letcher are applied to a two dimensional cylinder with the Kelvin free surface condition and the numerical errors with these schemes are compared with those by the panel shift method. Then, 3-D waves due to a submerged source are calculated by the difference schemes, the panel shift method and also by a higher order boundary element method(HOBEM). Finally, the waves and wave resistance for Wigley's hull are calculated with these three schemes. It is shown that the panel shift method is free of numerical damping and dispersion error and performs better than the difference schemes. However, it can be concluded that the HOBEM also free of the numerical damping and dispersion error is the most stable, accurate and efficient.
좌표변환된 깊이방향 평균 X-Y 수치모형을 수립하여 하구에서 염도확산을 분석하였다. 조간대의 수치적 모의, 잔차류, 폐경계조건 등이 검토되었으며, 특히 지배방정식 중 확산항의 처리에 시간분할방법(fractional step method)을 이용하여 수치해의 안정성 및 간편성을 도모하였다. 개발된 모형을 금강하구에 실제 적용하여 유속장과 염도장을 만족스럽게 재현시켰으며 유속장에 따른 확산계수산정에 대해서도 연구하였다.
This paper describes the development of the stream-tube based dispersion model for modeling contaminant transport in open channels. The operator-splitting technique is employed to separate the 2D contaminant transport equation into the pure advection and pure dispersion equations. Then the total variation diminishing (TVD) schemes are combined with the second-order Lax-Wendroff and third-order QUICKEST explicit finite difference schemes respectively to solve the pure advection equation in order to prevent the occurrence of numerical oscillations. Due to various limiters owning different features, the numerical tests for 1D pure advection and 2D dispersion are conducted to evaluate the performance of different TVD schemes firstly, then the TVD schemes are applied to experimental data for simulating the 2D mixing in a straight trapezoidal channel to test the model capability. Both the numerical tests and model application show that the TVD schemes are very competent for solving the advection-dominated transport problems.
본 논문에서는 관심주파수의 파장에 비하여 매우 섬세한 구조의 해석에 있어서 기존의 FDTD보다 효율적인 해석이 가능한 ADI-FDTD의 분산오차에 대하여 연구하였다. 2-D ADI-FDTD에 적합한 분산식을 제안하였으며 기존의 분산식들과 비교하였다. 수치적인 해석을 통하여 제안된 2-D ADI-FDTD 분산식이 수치결과와 일치함을 확인하였다.
In improving laser cutting of optical plastic films for mass production of optoelectronics display units, it is important to understand particle contamination over optical film surface due to fume particle generation and dispersion. This numerical study investigates the effects of downward and upward air flow motions on fume particle dispersion around laser cut line. The simulations employ random particle sampling of up to one million fume particles by probabilistic distributions of particle size, ejection velocity and angle, and fume particle dispersion and surface landing are predicted using Basset-Boussinesq-Oseen model of low Reynolds number flows. The numerical results show that downward air flow scatters fume particles of a certain size range farther away from laser cut line and aggravate surface contamination. However, upward air flow pushes fume particles of this size range back toward laser cut line or sucks them up with rising air motion, thus significantly alleviating surface contamination.
Ha, Tae-Min;Seo, Kyu-Hak;Kim, Ji-Hun;Cho, Yong-Sik
한국수자원학회논문집
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제44권6호
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pp.471-476
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2011
In this study, a modified dispersion-correction scheme describing tsunami propagation on variable water depths is proposed by introducing additional terms to the previous numerical scheme. The governing equations used in previous tsunami propagation models are slightly modified to consider the effects of a bottom slope. The numerical dispersion of the proposed model replaces the physical dispersion of the governing equations. Then, the modified scheme is employed to simulate tsunami propagation on variable water depths and numerical results are compared with those of the previous tsunami propagation model.
본 논문에서는 주기적으로 분산 값의 부호가 바뀌는(dispersion managed: DM) 선로에서 급작스런 분산 변화로 인한 scattering을 완화시키도록 이득을 공간적으로 변조(gain management: GM)하는 시스템을 제안하고 이에 대한 modulation instability(MI) 변화에 대한 이론적인 분석과 수치해석적인 분석을 보고한다. 연구결과 어떤 경우에도 GM을 가한 시스템이 DM만을 한 시스템 보다 MI 이득의 크기와 cutoff frequency, side band peak모두가 작아짐을 확인하였다. 동일한 광신호 세기에 대해서 MI 이득이 작아지는 것은 four wave mixing 등 광섬유의 비선형 현상을 완화시킴으로써 파장분할다중화 전송의 품질 향상에 도움이 될 뿐 아니라, 솔리톤(soliton)을 이용한 전송에 있어서 하나의 펄스에 더 많은 에너지를 갖게 함으로써 신호대 잡음비를 개선할 수 있음을 의미한다. 본 논문에서는 분산과 이득이 동시에 조절된 선로의 효과를 솔리톤 전송 시스템의 개선된 특성을 편광모드분산(polarization mode dispersion: PMD)가 존재하는 선로에서의 펄스 폭 증가를 통하여 살펴본다.
The numerical simulation of the particle dispersion in the vortical flows provides insight into the mechanism of particle-fluid interaction. The simulation results show that the mixing layers are characterized by the large-scale vortical structures undergoing pairing process. The particle dispersion is strongly influenced by the large-scale structures and the particle sizes. The analysis shows that the mixing layers grows like a step-function.
지진해일파는 조석에 비하면 파장이 짧아 상대적으로 분산성이 장하므로, 먼 거리를 전파하는 경우에는 분산성을 고려하여 해석하여야 한다. 본 연구에서는 파동방정식에 기초한 일차원 유한요소모형을 이용하여 지진해일 전파를 수치모의할 때 시간단계를 2단계로 나누어 양해법을 사용하면서도 분산효과를 고려할 수 있는 능동적인 분산보정기법을 개발하였다. 제안된 기법을 이용하여 계산한 수치해와 파의 분산효과를 고려한 해석해의 비교를 통해 본 연구에서 제안한 분산보정기법의 타당성을 확인하였다.
We study behavior of numerical solutions for a nonlinear eigenvalue problem on ℝn that is reduced from a dispersion managed nonlinear Schrödinger equation. The solution operator of the free Schrödinger equation in the eigenvalue problem is implemented via the finite difference scheme, and the primary nonlinear eigenvalue problem is numerically solved via Picard iteration. Through numerical simulations, the results known only theoretically, for example the number of eigenpairs for one dimensional problem, are verified. Furthermore several new characteristics of the eigenpairs, including the existence of eigenpairs inherent in zero average dispersion two dimensional problem, are observed and analyzed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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