• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.949-958
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• 2004

본 연구에서는 사각형형상 수중방파제에 의한 불규칙파의 반사에 대하여 수리모형실험과 수치모형실험을 수행한 후 실험결과를 비교하였다. 수치해석 모형에서는 Reynolds 방정식을 지배방정식으로 사용하고 난류해석을 위해 k-$\varepsilon$모델을 적용하였으며, 자유수면변위를 추적하기 위해 VOF기법을 사용하였다. 수리모형실험과 수치모형실험의 결과는 서로 잘 일치하였으며, 수중방파제의 배열이 증가함에 따라 반사율은 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.263-270
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• 2014

유체이송 기술은 최근 마이크로 유체시스템 개발에서 핵심문제로 인식되고 있다. 본 논문에서는 외부동력을 사용하지 않고 액적을 이송시킬 수 있는 새로운 개념을 제안하고, 수치해석을 통해 증명하였다. 제안된 장치는 표면을 단순하게 친수성과 소수성 표면의 복합표면으로 구성하는 것이다. 새로운 개념을 입증하기 위한 수치해석은 보존적인 압력기반 유한체적방법에 기초한 비정렬 셀 중심 방법 및 VOF 방법에 체적포착법인 CICSAM을 채용하고 있는 자체개발 코드(PowerCFD)를 사용하였다. 연구결과 본 연구에서 제안된 개념이 마이크로 유체시스템에서 액적이송에 대해 우수한 성능을 나타내는 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권8호
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• pp.493-507
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• 2024

RANS 기반의 CFD 해석은 계산 효율성이 높아 실무 수리해석을 포함한 다양한 공학 분야에서 널리 적용되고 있으나 자유수면과 같이 이상유체흐름 해석에서 비물리적인 거동이 나타나는 문제가 오랫동안 제기되어 왔다. 일반적인 RANS 기반의 해석에서 적용되는 2 방정식 난류 모형은 단상유체를 대상으로 개발되어 유체 밀도의 급격한 변화가 발생하는 이상유체에서는 경계면에서 실제와 다른 높은 난류 에너지 생성을 모의한다. 최근 이를 해결하기 위해 개발된 방법 중의 하나인 부력 수정 난류 모형은 해안 분야에 적용되어 일부 적합성이 검증되었으나 개수로 흐름에 적용된 사례는 없다. 본 연구에서는 오픈 소스 프로그램인 OpenFoam의 VOF 기법을 기반으로 부력 수정 난류 모형의 적용성을 평가하였다. 등류 흐름 적용 결과에 의하면 부력 수정 k-𝜖 모형과 부력 수정 k-ω SST 모형이 자유수면 부근에서의 난류 에너지 저감 현상을 잘 모의함을 확인하였으며, 특히 부력 수정 k-ω SST 모형은 연직 유속 분포를 잘 모의함을 확인하였다. 또한 댐 붕괴 흐름에 적용하여 수면형의 변동이 크고 공동이 형성되는 경우에 대해 검토하였다. 모의 결과 부력 수정 난류 모형은 VOF 기법에 따라 상이한 결과를 나타내며 실험결과와 다른 비물리적인 거동을 나타내었다. 부력 수정 난류 모형이 수면이 안정적인 형태인 경우에는 적용성이 있으나 자유 수면의 급격한 변화가 발생하는 경우에 범용적으로 적용하기에는 여전히 한계가 있는 것으로 나타났다. 수면형이 급격하게 변화하거나 공동이 형성되는 흐름의 경우에는 난류 모형에 대한 적절한 보정이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.27-37
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• 2011

최근 가압 그라우팅 형식의 약액주입공법이 지반의 지반개량, 차수, 강도 증대 등의 목적으로 널리 쓰이고 있다. 이에 지반조건에 따른 고결체의 크기 및 형상을 측정하여 적정 주입압 및 주입시간을 정하는 것은 경제적이고 합리적인 시공을 위해 필수적이다. 그러나, 현장에서 시험시공을 통한 고결체 채취는 시간과 비용이 많이 소모되며, 그라우팅 공법을 적용한 지반에 고결체의 크기와 형상을 예측한 시스템은 현재까지 없다. 따라서, 본 연구에서는 물유리계 약액을 사용하여 주입압(50kPa, 100kPa, 150kPa)에 따른 실내모형주입시험을 실시하고 이를 전산유체역학(CFD)의 porous media모델과 VOF(Volume of Fluid) 기법을 이용한 수치해석을 실시하여 비교 분석하였다. 수치해석 결과, VOF 기법을 이용한 주입모사는 지중 속에 주입된 가압 그라우팅의 거동 및 고결 양상을 예측할 수 있는 기초적인 수치해석적 기법이 될 것으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권5호
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• pp.409-418
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• 2014

Simulation of flow past a complex marine structure requires a fine resolution in the vicinity of the structure, whereas a coarse resolution is enough far away from it. Therefore, a lot of grid cells may be wasted, when a simple Cartesian grid system is used for an Immersed Boundary Method (IBM). To alleviate this problems while maintaining the Cartesian frame work, we adopted an Adaptive Mesh Refinement (AMR) scheme where the grid system dynamically and locally refines as needed. In this study, We implemented a moving IBM and an AMR technique in our basic 3D incompressible Navier-Stokes solver. A Volume Of Fluid (VOF) method was used to effectively treat the free surface, and a recently developed Lagrangian Dynamic Subgrid-scale Model (LDSM) was incorporated in the code for accurate turbulence modeling. To capture vortex induced vibration accurately, the equation for the structure movement and the governing equations for fluid flow were solved at the same time implicitly. Also, We have developed an interface by using AutoLISP, which can properly distribute marker particles for IBM, compute the geometrical information of the object, and transfer it to the solver for the main simulation. To verify our numerical methodology, our results were compared with other authors' numerical and experimental results for the benchmark problems, revealing excellent agreement. Using the verified code, we investigated the following cases. (1) simulating flow around a floating sphere. (2) simulating flow past a marine structure.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 추계학술대회논문집
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• pp.201-210
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• 2009

A volume capturing method using unstructured grid system for numerical analysis of multiphase flows is introduced in the present paper. This method uses an interface capturing method (CICSAM) in a volume of fluid(VOF) scheme for phase interface capturing. The novelty of CICSAM lies in the adaptive combination of high resolution discretization scheme which ensures the preservation of the sharpness and shape of the interface while retaining boundedness of the field, and no explicit interface reconstruction which is perceived to be difficult to implement on unstructured grid system. Several typical test cases for multiphase flows are presented, which are simulated by an in-house solution code(PowerCFD). This code employs an unstructured cell-centered method based on a conservative pressure-based finite-volume method with CICSAM. It is found that the present method simulates efficiently and accurately complex free surface flows such as multiphase flows.

• 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.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권5호
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• pp.537-551
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• 2017

In this paper, a two-phase flow solver $HiFoam^{(R)}$ has been developed based on the $OpenFOAM^{(R)}$ to predict resistance of a ship in calm water. The VOF method of $OpenFOAM^{(R)}$ was reviewed and a simple flux limiter was introduced to enhance the robustness of the solver. The procedure for predicting ship motion was modified by introducing Quasi-Steady Fluid-Body Interaction (QS-FBI) with least square regression to improve the efficiency. Other minor factors were considered as well in terms of the efficiency and robustness. The HiFoam was applied to KCS and JBC simulations to validate its efficiency and accuracy by comparing the results to experimental data and STAR-CCM+. The $HiFoam^{(R)}$ was also applied to various ships and it showed good agreements to the experimental data.

• 한국주조공학회지
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• 제12권5호
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• pp.378-389
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• 1992

A numerical model based on the SOLA-VOF method, which can calculate the transient free-surface configuration of the melt, has been developed in order to analyze melt flow in the investment mold. The computational results were compared with experimental results obtained from pure aluminum investment casting. Heat transfer analysis, with and without consideration of melt flow effect has been performed. It can be concluded that analysis of melt flow in the investment mold, provides the optimum conditions for gating design. It also enables more precise solidification simulation, since heat loss, while filling the thin and complex investment mold, plays an important role in determining the solidification sequence.

• 한국해양공학회지
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• 제22권2호
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• pp.1-6
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• 2008

Recently Oscillating Water Column (OWC) plants have been widely employed in wave energy conversion applications. It is necessary to investigate the chamber and optimize its shape parameters for maximizing air flow and energy conversion due to wave conditions. A 2D numerical wave tank based on a Fluent and VOF model is developed to generate the incident waves and is validated by theoretical solutions. The oscillating water column motion in the chamber predicted by the numerical method is compared with the available experimental data. Several geometric scales of the chamber are calculated to investigate the effect of the shape parameters on the oscillating water column motion and wave energy conversion.