• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.143-152
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• 2018

최근 개발된 FUNWAVE-TVD 파랑모형을 이용하여 적용되어 온 TVD 기법들의 수렴도와 수치적인 안정성을 비교하였다. Yamamoto and Daiguji(1993)의 minmod limiter를 사용하는 4차 정확도의 MUSCL-TVD 기법과 Erduran et al.(2005)의 van-Leer limiter를 사용하는 4차 정확도의 MUSCL-TVD 기법, Zhou et al.(2001)의 van-Leer limiter를 사용하는 2차 정확도의 MUSCL-TVD 기법을 비교하였으며, 수리실험 관측치가 제시되어 있는 Vincent and Briggs(1989)의 불규칙 파랑실험에 적용하였다. 불규칙 파랑의 비쇄파 실험 결과에서 minmod limiter를 사용하는 4차 정확도의 기법은 van-Leer limiter를 사용하는 기법이 요구하는 격자의 크기만큼 세밀한 격자를 요구하지는 않지만, 더 낮은 CFL을 사용해야 안정적인 모의가 가능하였다. 반면에 van-Leer limiter를 사용하는 기법에서는 numerical dissipation을 줄이기 위하여 보다 세밀한 격자를 필요로 하지만 비교적 높은 CFL을 사용할 수 있는 것으로 나타났다. 각 기법의 numerical dissipation의 영향을 최대한 줄이기 위하여 공간격자를 충분히 줄인 쇄파 모의 실험에서는 비쇄파 실험에 비하여 각 기법의 특성이 명확히 나타났다. Numerical dissipation이 상대적으로 작은 minmod limiter를 사용하는 기법으로 모의할 때는 격자를 충분히 줄이면 수치적인 불안정성이 나타나며 수치해가 발산하는 결과를 보였지만, van-Leer limiter를 사용하는 기법에서는 비교적 낮은 CFL을 사용하여 쇄파 모의가 완료되었으며, 관측치를 잘 재현하는 결과를 보였다.

• 대한수학회지
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• 제54권1호
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• pp.141-175
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• 2017

We present a high-resolution van Leer-type numerical scheme for the isentropic model of fluid flows in a nozzle with variable cross-section. Basically, the scheme is an improvement of the Godunov-type scheme. The scheme is shown to be well-balanced, as it can capture exactly equilibrium states. Numerical tests are conducted which include comparisons between the van Leer-type scheme and the Godunov-type scheme. It is shown that the van Leer-type scheme achieves a very good accuracy for initial data belong to both supersonic and supersonic regions, and the exact solution eventually possesses a resonant phenomenon.

• 한국전산유체공학회지
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• 제8권4호
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• pp.1-5
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• 2003

A Thin-layer Wavier-Stokes equations are applied for the hypersonic flow over blunt bodies with applications to laminar as well as turbulent flows. The equations are expressed in the forms of flux-vector splitting and explicit algorithm. The upwind schemes of Steger-Warming and Van Leer are investigated to predict accurately the heating loads along the surface of the body. A mixed scheme has been presented for the differencing the convective terms and the mixed scheme is found to be less dissipative producing accurate solutions.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권3호
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• pp.182-190
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• 2021

Computational simulations of turbulent flows around a model ship have been performed to investigate an influence of TVD schemes on the accuracy of advective terms associated with ship resistances. Several TVD schemes including upwind, second-order upwind, vanLeer, and QUICK as well as a nonTVD linear scheme were studied by examining temporal and spatial characteristics of accuracy transition in adjacent cells to the hull. Even though vanLeer scheme was the most accurate among TVD schemes in both structured and unstructured grid systems, the ratio of accuracy switch from 2^nd order to 1^st order in vanLeer scheme was considerable compared with the 2^nd order linear scheme. Also, the accuracy transition was observed to be overally scattered in the unstructured grid while the accuracy transition in the structured grid appeared relatively clustered. It concluded that TVD schemes had to be carefully used in computational simulations of turbulent flows around a model ship due to the loss of accuracy despite its attraction of numerical stability.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.311-316
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• 2001

The thin-layer Navier-Stokes equations are solved for the hypersonic flow over blunt cone configurations with applications to laminar as well as turbulent flows. The equations are expressed in the forms of flux-vector splitting and explicit algorithm. The upwind schemes of Steger-Warming and van Leer are investigated in their ability to accurately predict the heating loads along the surface of the body. A comparison with the second order extensions of these schemes is made and a hybrid scheme incorporating a combination of central differencing and flux-vector-splitting is presented. This scheme is also investigated in its ability to accurately predict heat transfer distributions.

• 한국전산유체공학회지
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• 제9권3호
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• pp.39-48
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• 2004

In the present study, an efficient implementation technique of the van Leer's implicit operator is suggested in accordance with the Roe's explicit operator. By using an efficient treatment of the off-diagonal terms, which occupy most of the memory requirement for the linear system of equations, it is shown that the improved scheme only requires less than 30% of memory and is approximately 10-20% faster than the baseline scheme.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권8호
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• pp.47-54
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• 2006

본 연구에서는 Lagrangian 단계와 Remap 단계로 이루어진 Two-step Eulerian 기법에 적용되는 수치기법에 대해 살펴보고, 이를 구현하였다. 요소 값은 donor cell 과 van Leer 기법으로 이류처리 하였고, 절점 값은 Simplifed ALE [SALE] 기법으로 이류처리 하였으며, 재료 경계면은 Simple Line Interface Calculation [SLIC] 기법으로 결정하였다. 또한, 프로그램 구현 과정과 Lagrangian 단계와 Remap 단계의 연결 시 주의 깊게 고려해야할 사항들에 대해 자세히 기술하였다. 본 연구를 통해 구현된 Two-step Eulerian 코드의 검증을 위해, 순수 Lagrangian 기법, 그리고 상용코드의 결과와 비교하여 해석 결과의 정확성을 검증하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제10권1호
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• pp.99-106
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• 2005

Performance of first, second and third order accurate methods for calculation of in viscid fluxes in fluid flow governing equations are investigated here. For the purpose, an upwind method based on Roe's scheme is used to solve 2-dimensional Euler equations. To increase the accuracy of the method two different schemes are applied. The first one is a second and third order upwind-based algorithm with the MUSCL extrapolation Van Leer (1979), based on primitive variables. The other one is an upwind-based algorithm with the Chakravarthy extrapolation to the fluxes of mass, momentum and energy. The results show that the thickness of shock layer in the third order accuracy is less than its value in second order. Moreover, applying limiter eliminates the oscillations near the shock while increases the thickness of shock layer especially in MUSCL method using Van Albada limiter.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권2호
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• pp.10-16
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• 2003

초음속 유동장에서 비정상 직열배치공동 유동 연구를 Navier-Stokes 방정식과 k-$\varepsilon$난류모델을 이용하여 수치 모사하였다. 공동주위의 비정상유동은 자유 전단층과 공동 내부 유동의 상호 작용에 의한 주기성으로 특정지어진다. 수치적 방법은 van Leer의 유량한계계수를 이용한 유량벡터분리법에 기반을 둔 TVD방법을 사용하였다. 먼저, 단일 공동에 대한 압력비 그래프를 통한 주진동 주파수를 비교하였다. 직열배치공동유동에서는 전후방 공동을 몇가지 세장비로 조합하여, 전방 공동의 영향에 의한 후방 공동 유동장의 주진동 주파수 특성등을 분석하였다. 전방공동의 세장비가 작은 경우에는 강한 전방공동의 전단층이 후방공동의 전단츨과 합하여 하나의 전단층 특성을 줌으로 전후방 공동의 주진동특성이 비슷하게 나타나고, 전방공동의 세장비가 큰경우에는 전방공동의 전단층이 확산되면서 내부에 후방공동의 전단층이 발생함으로 주진동수의 특성이 다르게 나타나는 것을 볼 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.148-148
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• 2011

Riemann 문제는 천수방정식과 같은 쌍곡선형 방정식과 단일한 도약에 의해 불연속인 어떤 점의 좌 우에서 상수인 자료로 구성되는 초기치 문제로서 그 해법은 Godunov 방법과 같이 정확해에 의하면 정확 Riemann 해법, 근사 기법에 의하면 근사 Riemann 해법으로 불린다. 지금까지 이용되는 근사 Riemann 해법으로는 1981년에 P. L. Roe가 제안한 Roe의 선형화 기법과 1983년에 A. Harten, P. D. Lax, 그리고 B. van Leer가 제안한 HLL 기법의 수정 기법들이다. 최대 및 최소 파속만 고려하는 것으로 알려진 HLL 기법은 1988년에 B. Einfeldt의 제안에 의해 두 파속의 결정에서 Roe의 선형화 기법에 따른 고유치와 비교하는 것으로 수정되었다(HLLE 기법). 또한, 1994년에 E. F. Toro 등은 접촉파를 고려하기 위해 선형화된 지배방정식의 정확해로부터 중앙 파속을 고려하는 기법을 제안하였고, 이를 HLLC 기법으로 불렀다. 2002년에 T. Linde는 중앙 파속을 평가하기 위해 일반화된(수학적) 엔트로피 함수를 도입하였으며, van Leer는 이를 HLLL 기법으로 불렀다. 이 기법에서는 접촉파의 평가를 위해 보존변수에 대한 일반화된 엔트로피 함수로부터 중앙 파속이 유도되며, 이것과 특성 속도의 비교를 통해 최대 및 최소 파속이 결정된다. 따라서 이 기법에서는 모든 파속이 초기치로부터 결정되므로 HLLE 기법과 달리 Roe의 선형화 기법과 완전히 결별되고 HLLC 기법과 달리 정확해에 의존되지 않는 점에서 HLLL 기법은 모태인 HLL 기법의 온전한 계승으로 볼 수 있다. HLLL 기법은 여러 분야에 적용된 바 있으나, 수공학 분야에 적용된 사례는 알려진 바 없다. 이는 천수방정식에 대한 (물리적) 엔트로피 함수가 명확하지 않기 때문인 것으로 보인다. 이 연구에서는 보존변수로부터 정의되는 총 에너지를 일반화된 엔트로피 함수로 간주하여 모형을 구성하고, 정확해가 알려진 1차원 문제에 대해 적용성을 검토하였다. 정확해가 알려진 경우에 대해 모의한 결과, 1차 정도 수치해의 한계에도 불구하고, HLLL 기법의 결과는 대체로 정확해와 잘 일치하였으며 그 외의 HLL-형 기법의 그것에 비해 우수한 것으로 나타났다. 특히, 물이 빠져 바닥이 드러나는 상태에 대한 접촉 파속의 추정에서 Riemann 불변량을 이용하는 HLLC 기법에 비해 물이 빠지는 전선을 더 정확하게 포착하는 HLLL 기법의 결과는 매우 고무적이었다.