• 제목/요약/키워드: VOF방법

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Level Set 방법과 결합된 VOF 기반의 경계면 추적법 (An Interface Tracking Scheme based on VOF Coupled with Level Set Method)

  • 서영호;손기헌
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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    • pp.113-118
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    • 2001
  • We present a new interface tracking method for computing two-phase flow. This method is based on VOF method coupled with Level set method. The method is verified to calculate an interfacial curvature accurately as well as to achieve volume conservation during the whole computation period. We apply the present method to calculate a falling drop. The calculated shape and terminal velocity of the falling drop showed good agreement with the data reported in the literature. Also, the present method was proven to be applicable to drop-wall collision phenomenon.

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액체 슬라상에 관한 2차원 수치 시뮬레이션 (Two Dimensional Numerical Simulation of Liquid Sloshing)

  • ;강신영;박한일
    • 한국해양공학회지
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    • 제2권1호
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    • pp.78-82
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    • 1988
  • 자유표면 유동을 시뮬레이션할 수 있는 수치 알고리듬 중 가장 최근에 개발된 volume of fluid (VOF) 방법을 이용하여 뚜껑이 닫힌 사각 컨테이너 속의 슬라싱을 시뮬레이션 하였다. 그 결과 유동이 작은 경우에는 알고리듬이 불안정하게 되어 장기간 시뮬레이션을 어렵게 하는 문제점이 발견되었다. 이 문제점을 해결하기 위해 VOF 알고리듬이 불안정하게 되어 장기간 시뮬레이션을 어렵게하는 문제점이 발견되었다. 이 문제점을 해결하기 위해 VOF 알고리듬 중 유량이동 알고리듬을 수정하여 원래의 알고리듬으로 시뮬레이션한 결과와 비교 분석하였다

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자유 표면이 존재하는 유체 유동 해석을 위한 VOF방법의 기반의 새로운 수치 기법(I)-새로운 자유 표면 추적 알고리즘 및 검증- (A New VOF-based Numerical Scheme for the Simulation of Fluid Flow with Free Surface(I)-New Free Surface Tracking Algorithm and Its Verification-)

  • 김민수;신수호;이우일
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제24권12호
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    • pp.1555-1569
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    • 2000
  • Numerical simulation of fluid flow with moving free surface has been carried out. For the free surface flow, a VOF(Volume of Fluid)-based algorithm utilizing a fixed grid system has been investigated. In order to reduce numerical smearing at the free surface represented on a fixed grid system, a new free surface tracking algorithm based on the donor-acceptor scheme has been presented. Novel features of the proposed algorithm are characterized as two numerical tools; the orientation vector to represent the free surface orientation in each cell and the baby-cell to determine the fluid volume flux at each cell boundary. The proposed algorithm can be easily implemented in any irregular non-uniform grid systems that are usual in finite element method (FEM). Moreover, the proposed algorithm can be extended and applied to the 3-D free surface flow problem without additional efforts. For computation of unsteady incompressible flow, a finite element approximation based on the explicit fractional step method has been adopted. In addition, the SUPG(streamline upwind/Petrov-Galerkin) method has been implemented to deal with convection dominated flows. Combination of the proposed free surface tracking scheme and explicit fractional step formulation resulted in an efficient solution algorithm. Validity of the present solution algorithm was demonstrated from its application to the broken dam and the solitary wave propagation problems.

VOF와 FSI 방법을 적용한 CBT 연소 정밀 모델링 및 해석 (CBT Combustion Precise Modeling and Analysis Using VOF and FSI Methods)

  • 강정석;박종근;성홍계
    • 한국추진공학회지
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    • 제26권5호
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    • pp.35-43
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    • 2022
  • 본 연구에서는 고체추진제를 사용하는 closed bomb test(CBT)의 연소에 대한 정밀 모델링 및 해석을 수행하였다. 기상과 고상을 동시에 해석하기 위해 fluid structure interaction(FSI) 기법을 사용하였으며 기체상과 그레인의 연소해석은 Eulerian 방법을, 그레인의 이동은 Lagrangian 방법을 적용하였다. 고체상의 그레인과 연소가스의 상호 작용은 소스텀을 통해 완전 결합(fully coupled) 되도록 하였다. 그레인의 연소거리와 연소면의 이동을 모사하기 위하여 volume of fluid(VOF) 방법을 사용하였고, 그레인에 작용하는 힘은 그레인 연소면에 작용하는 압력과 중력을 고려하고, VOF의 속도항에 그레인 연소속도와 그레인 이동속도를 고려하였다. 개발한 수치모델을 바탕으로 1개와 3개 그레인에 대한 연소해석을 수행하여 실험결과와 비교 검증하였다. 연소시에 나타나는 압력 섭동에 대한 음향장을 분석하였다.

VOF 법에 의한 불규칙파동장에 있어서 불투과잠제에 의한 파랑에너지 변형특성 (The Characteristics of Wave Energy Variations by Impermeable Submerged Breakwater Using VOF Method in Irregular Wave Fields)

  • 허동수;김도삼
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.207-213
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    • 2003
  • 본 연구는 불규칙파동장에 설치된 불투과잠제를 대상으로 잠제의 배후에서 파랑에너지의 변화특성을 고찰한다. 이를 위해 VOF법에 기초한 2차원수치파동수로를 이용하였다. VOF법은 쇄파를 포함한 자유수면의 수치 모의가 가능한 가장 효과적인 방법이다. 잠제배후에서 주파수스펙트럼의 해석결과에 의하면 쇄파는 잠제의 파랑제어능에 중요한 역할을 하고 있음을 확인하였다. 잠제의 천단상에서 쇄파가 발생하는 경우에 일렬잠제는 파에너지가 단주기측으로 이동하고 이열잠제의 경우는 스펙트럼의 피크가 뚜렷하지 않고 비슷한 크기의 에너지가 전 주파수대에 걸쳐 분포됨을 확인하였다.

VOF 방법을 이용한 GMA 용접의 금속 이행에 관한 동적 해석 (I) - 입상 용적과 스프레이 이행 모드의 해석 - (Dynamic Analysis of Metal Transfer using VOF Method in GMAW (I) - Globular and Spray Transfer Modes)

  • 최상균;유중돈;김용석
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제15권3호
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    • pp.36-46
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    • 1997
  • Dynamics of molten drop detachment in the Gas Metal Arc (GMA) welding is investigated using the Volume of Fluid(VOF) method. The electromagnetic effects are included in the formulation of the VOF method which has been widely used to analyze the dynamics of the fluid having a free surface. The molten drop geometry, pressure and velocity profiles within the drop are calculated numerically in the cases of globular and spray transfer modes. It appears that the velocity and current distribution affect metal detachment. It is found that the taper is formed and maintained during the spray transfer by the electromagnetic force. Predicted results show reasonably good agreement with the available experimental data which validates the application of the VOF method to metal transfer analysis.

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자유 표면이 존재하는 유체 유동 해석을 위한 VOF 방법 기반의 새로운 수치 기법(II)-캐비터 충전 문제와 슬로싱 문제에의 응용- (A New VOF-based Numerical Scheme for the Simulation of Fluid Flow with Free Surface(II)-New Free Surface Tracking Algorithm and Its Verification-)

  • 김민수;박종선;이우일
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제24권12호
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    • pp.1570-1579
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    • 2000
  • Finite element analysis of fluid flow with moving free surface has been carried out in two and tree dimensions. The new VOF-based numerical algorithm that has been proposed by the present authors was applied to several 2-D and 3-D free surface flow problems. The proposed free surface tracking scheme is based on two numerical tools that have been newly introduced by the present authots; the orientation vector to represent the free surface orientation in each cell and the baby-cell to determine the fluid volume flux at each cell boundary. The proposed numerical algorithm has been applied to 2-D and 3-D cavity filling and sloshing problems, which demonstrated versatility and effectiveness of the new free surface tracking scheme as well as the overall solution procedure. The proposed numerical algorithm resolved successfully the interacting free surface with each other. The simulated results demonstrated the applicability of proposed numerical algorithm to the practical problems of large free surface motion. Also, it has been demonstrated that the proposed free surface tracking scheme can be easily implemented in any irregular non-uniform grid systems and can be extended to the 3-D free surface flow problem without additional efforts.

사각형 탱크 내에서의 2차원 슬로싱에 대한 전산유체 역학적 연구 (Computational Fluid Dynamics Study on Two-Dimensional Sloshing in Rectangular Tank)

  • 곽영균;고성호
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제27권8호
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    • pp.1142-1149
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    • 2003
  • The present study describes a numerical analysis for simulation of the sloshing of flows with free-surface which contained in a rectangular tank moving in harmonic or pitching motion. The VOF function, representing the volume fraction of a cell occupied by the fluid, is calculated for each cells, which gives the location of the free-surface filling any some fraction of cells with fluid. The time-dependent changes of free-surface height are used for visualization subject to several conditions such as fluid height, horizontal acceleration, sinusoidal motion, and viscosity. The free-surface heights were used for comparing wall-force, which is caused by sloshing of flows. Damping effects by baffles were extensively investigated for various conditions in terms of baffle shape and position.

VOF 방법에 의한 이동하는 자유표면이 존재하는 유동의 유한요소 해석 (Finite element analysis of flow with moving free surface by volume of fluid method)

  • 신수호;이우일
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제21권9호
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    • pp.1230-1243
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    • 1997
  • A numerical technique for simulating incompressible viscous flow with free surface is presented. The flow field is obtained by penalty finite element formulation. In this work, a modified volume of fluid (VOF) method which is compatible with 4-node element is proposed to track the moving free surface. This scheme can be applied to irregular mesh system, and can be easily extended to three dimensional geometries. Numerical analyses were done for two benchmark examples, namely the broken dam problem and the solitary wave propagation problem. The numerical results were in close agreement with the existing data. Illustrative examples were studied to show the effectiveness of the proposed numerical scheme.

친수성/소수성 수평 표면상에서의 액적이송 메커니즘 (Droplet Transport Mechanism on Horizontal Hydrophilic/Hydrophobic Surfaces)

  • 명현국
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제38권6호
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    • pp.513-523
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    • 2014
  • 유체이송 기술은 최근 마이크로 유체시스템 개발에서 핵심문제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 최근 저자가 제안한 외부동력을 사용하지 않고 액적을 이송시킬 수 있는 새로운 개념인 친수성/소수성 수평 표면에서의 액적이송을 자체개발 코드(PowerCFD)를 사용하여 수치해석하였다. 수치해석에 사용된 코드는 보존적인 압력기반 유한체적방법에 기초한 비정렬 셀 중심 방법 및 VOF 방법에 체적포착법인 CICSAM을 채용하고 있다. 액적 내 및 주위의 속도벡터, 압력분포 및 전체운동에너지와 같은 수치해석 결과를 제시하고 이 결과들을 통해 액적이송 메커니즘을 규명하였다.