• 한국지구과학회지
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• 제22권6호
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• pp.512-527
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• 2001

복합지형을 지나는 박리흐름(separated flows)들이 와도 이론에 의해 모델링 되었다. 흐름은 비회전성 및 비점성으로 가정하였으며, 선형 시어흐름에 대한 유선함수를 결정하기 위해 새로운 기법이 기술되었다. 지형지물의 형태로는 snow cornice과 backward-facing step을 정의하였으며, 이러한 지형지물의 후미에는 유체의 박리현상과 역류현상(reattachment)이 생긴다. 유체의 박리현상이 지형지물의 가장자리에 발생되게 하기 위해 점 와도를 흐름에 발생시켰고, 지형지물의 가장자리에 있는 뾰족한 부분을 완화하고 최대곡률 부근에서의 섭동운동에 중요한 박리흐름 발생지점의 구속조건을 없애기 위해 conformal mapping을 수정하였다. 와도 발생지점에서 와도를 평형으로부터 이동시키거나, 또는 임의의 섭동을 초기흐름에 가하는 방식으로 섭동을 가하여 비정상흐름을 발생시켰다. 박리지점의 풍상측에서 연속적으로 방출되고, 또한 bubble의 이차순환에 의해 변형된 물질의 궤적들이 수치적으로 적분되었으며, 시간에 대한 농도누적이 역류지점의 풍하측 고정된 지점에서 계산되었다. 본 연구에 사용된 모델은 방출물질의 확산형태와 간헐성을 제대로 다룰 수 있음을 알 수 있으며, 이산적인 방법에 의한 다중-와도모델 및 수치모델의 결과들과도 일치한다. 본 연구에 의하면, 박리 및 역류현상이 있는 유체의 흐름 속에 순환하는 bubble들의 비정상상태(unsteadiness)는 풍하측에서 대규모의 고농도 누적을 일으키는 주요 원인이다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.76-85
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• 1993

자유표면과 수면하 vortex 유동과의 상호작용으로 생기는 수면위의 특이 형상을 실험과 수치해석으로 얻어진 결과에 근거하여 논하였다. 먼저 2차원적인 실험이나 해석적인 연구로 이해될 수 있는 "striation"의 발생을 살펴 본다. "Scar"라 불리우는 striation과 수직한 형상은 2차원 vortex filament와 vortex pair 생성시 생겨나는 residual vortex의 상호작용으로 설명하였다. 간단하면서도 중요한 상호작용의 역학을 연구할 목적으로 vortex ring이 자유표면과 수직하게 충돌할 경우에 나타나는 현상들을 실험적으로 논하였고 이때 상호작용의 초기단계를 축대칭 문제로 하여 수치해석적으로 얻어진 결과와 비교하였다. 상호작용의 후기단계는 vortex reconnection을 포함하는 복잡한 과정인데 이때 수면에서의 짧은파 생성을 vortex ring의 수면과의 경사진 충돌로 설명하였다. 또한 위의 수면과 생성을 간단한 해석적 model로 재구성하여 비교해 보았다. 끝으로 수면위에 존재하는 오염물질이 수면하 vortex 유동에 미치는 영향을 수치해석적인 방법으로 free slip및 rigid wall 조건의 경우와 비교하여 살펴보았다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.21-27
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• 2003

일반적으로 유체-구조물 상호작용을 고려한 유체속 구조물들의 지진 및 진동해석에는 주어진 시스템에 대한 유체부가질량을 추정하여 구조물관 연계하는 단순해석 방법을 주로 사용한다. 실제로 유체속 구조물의 응답특성은 유체부가질량 뿐만 아니라 유체점성으로 인한 감쇠영향을 받으며 이들은 모두 연계항을 갖는 복잡한 행렬 형태로 나타난다. 본 연구에서는 비점성 및 점성 유체에 대한 Navier-Stokes 지배방정식의 선형화를 통한 유한요소 정식화를 유도하였다. 이를 이용하여 유한요소 해석 프로그램을 작성하고 6각형 단면특성을 갖는 액체금속로 노심에 대하여 덕트집합체 사이의 유체간격과 레이놀즈수 변화에 따른 유체부가질량과 유체감쇠에 대한 유한 요소 해석을 수행한 결과, 유체간격이 줄어들수록 유체부가질량은 유체점성의 영향을 크게 받고 유체감쇠는 점성으로 인하여 레이놀즈수의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한 편심을 갖는 동축원통에 대한 유한요소 해석결과, 편심이 증가할수록 유체부가질량은 크게 증가하지만 유체감쇠는 편심이 작은 경우 거의 변화가 없으며 어느 일정 수준이상으로 편심이 커질 경우에는 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.521-527
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• 2016

본 논문은 효과적인 무반사 기법을 이용한 수중폭발에 따른 부유식 해상풍력발전기의 동응답 수치해석에 관한 내용이다. 수치해석을 위해 무한한 바다 영역을 유한한 영역으로 한정하고 그 경계에서 필연적인 충격파의 반사를 흡수하기 위해 PML(perfectly matched layer)이라 불리는 무반사 기법을 적용하였다. 수중폭발을 수반한 비점성 압축성 유동을 표현하는 일반화된 수송방정식은 방향별 흡수계수와 상태변수를 도입하여 3개의 PML 방정식으로 분리하였다. 풍력발전기와 해수 유동으로 구성된 유체-구조 연계문제는 오일러 기반의 유한체적법과 라그랑지 기반의 유한요소법을 연계하여 반복계산으로 해석하였다. 그리고 수중폭발에 따른 동수압은 JWL 상태방정식으로 계산하였다. 수치실험을 통해 수중폭발에 따른 동수압과 구조 동응답을 분석하였으며, PML 무반사 기법을 적용한 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 보다 정확한 해석결과를 제공함을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권7호
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• pp.961-967
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• 2019

본 연구에서는 큰 침하량과 동적트림을 가지는 선박에 대하여 전산유체역학(CFD)을 기반으로 하여 효율적인 저항성능 추정 방법을 제시하였다. 본 방법에서 효율적이라 함은 점성 유동해석 이전에 비 점성 유동해석의 침하량과 동적트림 결과를 이용하여 선박의 큰 자세를 설정하고 DFBI(Dynamic Fluid Body Interaction) 방법에 의한 점성 유동해석을 수행한 것이다. 본 방법을 방법I로 명하였다. 방법I는 해석 전에 큰 자세를 설정함으로 인해 중첩격자(Overset Mesh) 기법을 사용하지 않는 단순한 격자시스템(Fig. 3 참고)을 사용하면 된다. 이로 인해 방법I는 계산시간 단축 및 계산의 정도를 높일 수 있는 장점이 있다. 점성 유동해석은 상용 CFD 코드인 STAR-CCM+를 사용하였다. 방법I의 첫 번째 점성 유동해석 결과는 최종 수렴된 결과와 비교하였을 때 저항 값에서 최대 1 % 내에서 차이를 보임을 확인 하였다. 중첩격자가 아닌 단순 격자시스템에 의한 STAR-CCM+에서 제공하는 DFBI 기법을 활용하여 계산단계 별로 변화된 자세에 대하여 매번 격자를 변경하여 수렴된 결과를 도출하였다. 본 방법을 방법II로 명하였다. 방법II의 저항 값과 비교하였을 때 방법I은 선속에 따라 0.03 % ~ 0.6 %의 차이를 보였다. 방법I의 결과는 수조모형시험과의 비교를 통해서 정성적 그리고 정량적으로 타당함을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.943-953
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• 2021

호수, 저수지, 만 등의 사면에서 발생하는 산사태 및 토석류에 의해 유발되는 수면충격파의 전파는 복잡한 지형 조건에서 토석류와 물 흐름이 상호작용하는 3차원 자연현상이다. 이 연구에서는 3차원 다상 난류 흐름 해석을 위한 수치모형과 비뉴튼 유체인 토석류에 대한 유변학적 모형을 적용하여 만의 사면에서 발생한 산사태로 인한 수면충격파의 거동을 수치모의하였다. 수치해석 결과를 타 연구자의 수리실험 자료와 비교 분석하여 3차원 수치모형의 적용성을 평가하였다. 수면으로 유입되는 토석류의 선단부 두께와 유속이 적절히 모의 된다면, 수면충격파의 정점부가 솟구치는 높이와 수면형은 매우 우수한 정확도로 예측이 가능한 것으로 나타났다. 토석류의 초기 형상을 다르게 설정한 두 가지 수치해석 결과는 연직상향으로 솟구친 수면충격파가 최고점에 도달한 후 중력에 의해 하강하면서 감쇄되는 단계에서부터 상이해지는 것으로 나타났다. 토석류 초기 두께를 상대적으로 크게 설정한 수치모의 결과는 만을 가로지르는 수면형과 함께 반대편 사면에서의 쳐오름 현상까지 양호하게 실험자료를 재현할 수 있는 것으로 나타났다. 반대편 사면에 도달한 수면충격파가 사면을 거슬러 흐르는 최고 쳐오름 높이는 토석류 총량이 같은 경우 수면으로 유입되는 토석류의 초기 두께에 민감하지 않은 것으로 나타났다. 한편, 수로 바닥을 따라 전파되는 토석류의 전파 특성을 더 정확하게 재현하기 위해서는 실험에서 점토 성분이 없는 입자만을 이용하여 재현한 토석류 물질 특성에 맞는 유변학적 모형을 적용할 필요가 있다고 판단된다.