• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1785-1795
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• 2013

기존 대부분의 천수흐름 해석모형에서는 연직방향으로 균일한 유속을 가정하였기 때문에 하천 만곡부에서 이차류의 영향을 고려하지 못하고 부정확한 흐름해석 결과를 도출하였다. 본 연구에서는 종횡방향 유속의 연직분포를 평균값과 이로부터의 변동량으로 분할하여 이 값들을 운동량 방정식에 대입하여 생성되는 추가적인 항인 분산응력을 포함하는 수치모형을 개발하였다. 제안된 모형을 $30^{\circ}$, $90^{\circ}$, $270^{\circ}$의 곡률을 가지는 수로에 적용하여 분산응력을 이용한 곡선수로에서의 천수흐름을 수치모의 하였다. 모의 결과, 운동량방정식에 포함된 분산응력항은 생성/소멸과 같은 역할을 하여, 만곡의 내측에서 외측으로 횡방향 운동량을 이동시키게 되므로 분산응력을 포함하지 않는 경우 보다 정확한 수치모의 결과를 제시하는 것으로 밝혀졌다.

• 물과 미래
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• 제20권3호
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• pp.219-228
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• 1987

만내 및 입구부에 대한 흐름해석으로 천수방정식이 이용되었으며, 개방경계의 위치를 변화시키며 해석하였다. 만입구로부터의 거리를 변화시키며 설정된 반도형태의 개방경계에 대한 수치해석결과 적절한 개방경계의 위치는 만입구의 폭을 2B라 했을 때 이에 대한 관계로 표현할 수 있고 3B 이상인 경우에서 해는 안정한 상태로 되어 최적의 개방경계위치는 3B가 적절할 것으로 판단되었다. 천수방정식에 대한 수치기법으로는 전형적인 Galerkin 방법에 의한 유한요소법이 적용되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.453-461
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• 2002

동해에서 발생한 1983년 지진해일의 동해안에서 처오름 과정을 수치해석하였다. 비선형 천수방정식에 근거한 유한차분 수치모형을 이용하였으며, 임원에서 최대 처오름높이를 예측하였다. 예측된 결과는 현장 관측자료와 비교적 잘 일치하였다. 지진해일 범람 위험을 강조하기 위해 처오름높이를 근거한 시험적인 최대범람도를 제작하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.187-195
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• 2001

본 연구에서는 TVD기법을 이용한 천수방정식의 수치모형을 개발하였다. 본 모형은 시간과 공간에서 2차 정확도를 가지며 불연속면에서 수치진동을 억제할 수 있다. 풍상차분기법에 근거한 TVD기법은 Riemann 해의 계산이 수반되어야 하며, 여기서는 HLLC기법이 사용되었다. 개발된 모형의 적용성과 정확성을 검증하기 위해 단순화된 하도에서 댐 붕괴파와 포물형 수조에서의 흐름의 오르내림을 모의하였다. 수치해는 해석해와 잘 일치하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제20권4호
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• pp.93-101
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• 2015

This paper provides numerical results of the simulation for the flow around the hull and the propeller of KCS model ship advancing in shallow water conditions. A finite volume method is used to solve the unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) equations, where the wave-making problem is solved by using a volume-of-fluid(VOF) method. The wave formed near the hull surface in shallow water conditions shows a deep trough dominant pattern that causes the loss of buoyancy followed by hull squat. The flow past the hull increases as the depth of water decreases. However, the axial flow velocity around the stern shows a reduction in magnitude by the effect of shallow water accompanied by the hull-propeller interaction. As a results, the thrust and torque coefficient increase about 8.3% and 6.2%, respectively for a depth of h/T=3.0 corresponding to a depth Froude number of $F_h=0.693$. The resistance coefficient increases about 11.6% at this Froude number condition.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권12호
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• pp.1177-1185
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• 2014

대경사 수로의 부등류에 대해 적용될 수 있도록 수정된, 새로운 정수압 분포를 제시하였다. 이것을 천수방정식에 적용하여 대경사를 지나는 천수 흐름을 정확하게 해석할 수 있는 유한체적 모형을 개발하였다. 포물선형 융기의 배수에 대해 압력 수정이 고려된 모형에서 바닥 경사 생성항의 영향이 줄어들어 융기의 하류에서 도수의 진행 속도가 크게 감소되었다. 삼각형 턱을 지나는 댐 붕괴 흐름에 대한 모의에서 압력 수정항이 추가된 모형으로 디지털 영상분석에 의한 수면을 압력 수정이 고려되지 않은 경우에 비해 더 잘 포착할 수 있음을 확인하였다. 압력 수정항 덕분에, 턱에 반사되는 흐름은 줄어들고 월류는 늘어 모의 결과가 실험 결과에 잘 부합된다. 따라서 댐의 여수로나 해안의 처오름 등 실용적인 문제에 대한 이 모형의 적용성이 기대된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.198-198
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• 2011

The numerical simulation of dam break problem suffers from several challenges in terms of accuracy, stability, and versatility of the simulation algorithm since the water flow is generally discontinuous and presents abrupt variations. Thus, to obtain stable and accurate solutions, flow models for this purpose require numerical schemes provided with shock-capturing properties, and with the ability to work with flexible two-dimensional meshes. In this context, SU/PG method(Hughes and Brooks, 1979) is excellent candidate for the solution of the dam break problem. The weak formulation of the equations and the discontinuous polynomial basis lead to an accurate representation of bore waves(shocks). Furthermore, the discretization of the domain in finite elements is extremely effective in modeling complex geometries. In this study, a finite element model based on the SU/PG scheme is developed to solve shallow water equations and the model is applied to dam break problem. It is found that the present model accurately captures the bore wave that propagates downstream while spreading laterally and the depression wave that moves upstream. Furthermore, the propagation and formation of water surface profile compared favorably with those obtained by the previously published results.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.777-785
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• 2003

본 연구에서는 비구조격자 좌표계상에서 천수방정식 해석을 위한 수치모형을 개발하였다. Fractional step method를 이용하여 이차원의 천수방정식을 두개의 일차원 문제로 분리하여 계산 효율이 우수한 수치연산을 수행하였다. 분리된 일차원 문제는 이차정확도의 TVD 기법을 이용하여 해석하였다. TVD 기법은 HLLC 기법을 이용하여 Riemann 해를 구한후 WAF 기법을 기반으로 이용하였으며 WAF 흐름율 제한자를 이용하여 이차정확도 문제에 수반되는 비물리적인 수치진동을 제어하였다. 개발된 모형을 다양한 문제에 적용한 결과, 해석해와 계산된 결과가 매우 잘 일치하였으며, 본 모형이 불연속해나 상류사류의 혼합흐름 및 이동경계 문제 등에 이용될 수 있음을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1B호
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• pp.21-27
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• 2012

T. Linde가 제안한 HLLL 기법에서는 일반화된 엔트로피 함수의 도입으로 중앙파가 평가되므로 모든 파속이 초기 상태로부터 결정된다. HLLE 기법과 달리 Roe의 선형화 기법과 완전히 결별되고 HLLC 기법과 달리 정확해에 의존되지 않으므로 모태인 HLL 기법의 온전한 계승으로 볼 수 있다. 이 연구에서는 생성항이 없는 1차원 천수방정식에 농도와 관련된 보존변수를 추가한 지배방정식에 대해 총 에너지를 일반화된 엔트로피 함수로 두고 HLLL 기법을 적용하여 모형을 구성하였다. 정확해가 알려진 세 경우에 대해 모의한 결과, 1차 정확도 수치해의 한계에도 불구하고, 대체로 정확해와 잘 일치하였다. HLLL 기법은 그 외 HLL 형 기법에 비해 우수한 것으로 나타났다. 특히, 물이 빠져 바닥이 드러나는 경우에서 그 전선이 비교적 정확하게 포착되었다. 다만, 그 외 기법에 비해 계산 시간이 더 오래 걸리는 단점이 드러났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.71-76
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• 2004

본 연구에서는 지진해일에 의한 원형섬 주변에서의 범람영역을 산정하기 위하여 사면구조(quadtree) 격자 기법을 이용한 수치모형을 개발하였다. 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였으며, 적합화된 계층적사면구조 격자를 이용하여 leap-frog 기법으로 양해적으로 유한차분하였다. 원형섬 주위를 따라 적용된 사면구조 격자는 사각형 및 원형의 형상으로 세밀화 되었다. 본 모형에 의해 계산된 수치해석결과를 검증하기 위해 원형섬 주변의 처오름높이에 대한 수리실험결과와 비교하였으며, 본 연구의 결과는 수리실험결과와 양호하게 일치하였다.