• 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.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.153-159
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• 2005

최근의 해안, 해양공학의 수치해석 기술은 구조물이 있는 영역에서의 파동을 계산하기 위해 Navier-Stokes방정식을 기초로 한 많은 수법들이 개발되고 발전되어 왔다. 이들 중, 파랑의 쇄파현상등의 복잡한 파동현상을 재현할 목적의 수치해석 기법으로 Volume Of Fluid method (보프법)에 근거를 둔 수치해석 기법이 자주 사용되어지고 있다. 그러나 보프법은 일반적으로 방대한 계산시간과 기억용량이 필요로 하다는 단점을 가지고 있어, 보프법의 단독 수법으로는 적어도 100주기 이상의 계산시간을 통한 해석이어야만 만족할 만한 결과가 나타나는 불규칙파랑에 대한 해석이 현실적으로 어렵다는 단점이 있다. 한편, 완전유체로 가정할 경우, 경계요소법(BEM)으로 파랑을 신속하고, 정확하게 개산할 수 있으나, 비선형 현상을 재현할 수 없는 단점이 있다. 본 연구는 불규칙파랑을 대상으로 하고, 구조물이 있는 경우의 파동현상도 계산이 가능한 수치 해석 기법의 개발을 목표로 하고 있다. 이를 위해, 두 수법의 장점을 살려 쇄파현상등이 있어 비선형 현상의 재현이 요구되는 영역에서는 보프법을 사용하여 계산하고, 비선형성을 무시할 수 있어 포텐샬 이론이 적용 가능한 구간에서는 BEM을 사용하여 계산을 하도록 두 수법을 연결한 BEM-VOF model을 개발하였다. 개발된 수치모델의 검증으로는 5차 스톡스파의 파랑전파 및 불규칙파랑의 전파를 통해 수행하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.279-290
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• 2010

In this paper, a VOF method called RHRIC (refined high resolution intertace capturing) is introduced for solving the motion of the free surface and applied to the simulation of the advection of rigid interiaces of different shapes and a 20 dam-break problem, which are typical benchmark test cases. The numerical results for the interface advection cases are compared to the analytic solutions, while the available experimental data and other numerical results of various free surface methods for the dam-break problem are provided for the validation of the proposed VOF method. The same simulations were also carried out using the original HRIC scheme and a modified HRIC scheme called MHRIC for comparison. Although the RHRIC uses a simple order scheme, a basis of the original HRIC scheme, lower than the third-order ULTIMATE-QUICKEST used by the MHRIC, it provides an improved accuracy over the two previous HRIC methods.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.99-102
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• 2002

The present study describes a numerical analysis for simulation of the sloshing of flows with free-surface which contained in a rectangular tank The SOLA-VOF (Volume of fluid) method uses a fixed mesh for calculating the motion of flow and the free-surface. This Eulerian approach enables the VOF method to use only a small amount of computer memory for simulating sloshing problems with complicated free-surface contours. The VOF function, representing the volume fraction of a cell occupied by the fluid, is calculated for each cells, which gives the locating of the free-surface filling any some fraction of cells with fluid. Using SOLA-VOF method, the study describes visualization about simulation of the sloshing of flows and damping effect by baffle. Translation and pitching motion of the forms have been investigated 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. Baffle was Installed to reduce the force on the wall by sloshing of flows. Damping effects was extensively expressed under the conditions such as baffle shape and position.

• 한국전산유체공학회지
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• 제19권4호
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• pp.52-60
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• 2014

Recently, coastal structures have been built to protect coastal areas. However, if a tidal wave caused by an earthquake hits the coast, it would cause catastrophic damages. It is important to analyze the basics and the characteristics of a tsunami to reduce damages caused by natural disasters. In this study, a tsunami passing over different topographical changes is simulated with VOF method based on FVM(Finite Volume Method). The reduction of both scale and velocity is accomplished by similarity analysis, and an initial energy is generated by increasing the water level as needed to create a tsunami as if it is caused by a crustal movement. It is found that the present method is appropriate to simulate the tsunami with its mechanism.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권6호
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• pp.623-638
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• 2012

The volume of fluid (VOF) model of FLUENT and the lattice Boltzmann method (LBM) are used to simulate two-phase flows. Both methods are validated for static and dynamic bubble test cases and then compared to experimental results. The VOF method does not reduce the spurious currents of the static droplet test and does not satisfy the Laplace law for small droplets at the acceptable level, as compared with the LBM. For single bubble flows, simulations are executed for various Eotvos numbers, Morton numbers and Reynolds numbers, and the results of both methods agree well with the experiments in the case of low Eotvos numbers. For high Eotvos numbers, the VOF results deviated from the experiments. For multiple bubbles, the bubble flow characteristics are related by the wake of the leading bubble. The coaxial and oblique coalescence of the bubbles are simulated successfully and the subsequent results are presented. In conclusion, the LBM performs better than the VOF method.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권2호
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• pp.80-85
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• 2003

본 연구에서는 Reynolds 방정을 지배방정식으로 하고 난류 해석을 위해 k-$\varepsilon$모델을 사용하였으며, 자유수면 변위를 추적하기 위해 VOF기법을 사용한 수치해석 모델을 이용하여 다양한 주기를 갖는 크노이드파의 발생과 최대 처오름높이에 대해 알아보았다. 발생된 크노이드파의 파형은 해석해와 매우 잘 일치하였다 또한, 계산된 최대 처오름높이를 수리모형실험의 관측 값과 비교해 본 결과는 경계요소법에 의한 수치해보다 높은 정확도를 나타내었다.

• 한국해양공학회지
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• 제27권5호
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• pp.70-76
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• 2013

The present paper proposes a coupled volume-of-fluid (VOF) and level-set (LS) method for simulating incompressible two-phase flows that include surface tension effects. The interface of two fluids and its motion are represented by a VOF method designed using high-resolution differencing schemes. This hybrid method couples the VOF method with an LS distancing algorithm in an explicit way to improve the calculation of the normal and curvature of the interface. It is developed based on a rather simple algorithm to be efficient for various practical applications. The accuracy and convergence properties of the method are verified in a simulation of a single gas bubble rising in a three-dimensional flow with a large density ratio.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.111-117
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• 2010

수중구조물에 의한 파랑의 변형을 예측하기 위해 3차원 수치모형을 도입하여 수치모형 실험을 수행하였다. 본 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법을 이용하여 계산하는 동수압 모형으로서, 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(Spatially Averaged Navier-Stokes) 방정식의 해를 구하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형이다. 엇갈림 격자체계에서 유한차분법을 사용하여 지배방정식을 해석하는 모형으로서 수치기법으로 Two-step projection 기법을 사용하여 SANS 방정식을 계산하였으며, Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하고 압력장을 계산하였다. 또한, 자유수면의 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 먼저 선형파를 일정 수심상에서 조파시켜 해석해와 비교한 후 수중구조물이 설치된 지형에 적용하여 파랑의 변형을 수치모의하여 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다.

• 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.