• 한국수자원학회논문집
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• 제44권3호
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• pp.249-262
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• 2011

본 연구에서는 댐 붕괴파와 같이 연속 및 불연속 흐름해석에 적용되고 있는 HLLC 기법을 불규칙한 하상지형에서의 흐름해석에 적용할 때 생성항과 흐름률항의 사이의 수치적 불균형으로 인한 수치진동을 감소시키기 위해 well-balanced HLLC 기법과 천수방정식에 근거한 비구조적 유한체적모형을 개발하였으며, 이를 댐 붕괴파 문제에 적용하였다. 적용된 well-balanced HLLC 기법은 단순히 흐름률항을 계산할 때 하상지형경사를 직접 포함시키는 것으로 정상상태의 천이류에 적용하였을 때 생성항과 흐름률항 사이에 수치적 균형이 이루어짐을 확인하였다. 수치모형의 검증을 위해 댐 붕괴파 문제와 관련된 세 가지 서로 다른 수리모형실험과 프랑스 Mapasset 댐 붕괴에 대한 현장사례에 적용하였으며, 적용결과 본 연구에서 개발된 모형은 수리모형실험 그리고 현장에서 관측된 결과와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으며, 기존의 모형으로부터 계산된 모의결과에 비해 비교적 정확한 결과를 나타내었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권3호
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• pp.159-166
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• 2003

본 연구에서는 천해 파랑 계산에 널리 사용되어지고 있는 확장형 완경사 방정식과 계산 효율은 같게 유지하면서 Laplace방정식을 직접 풀 수 있는 유한 요소 모형에 대해서 연구하였다. 기존의 확장형 완경사 방정식을 사용하는 경우와 같은 계산효율을 유지하기 위하여 파동장을 수심방향으로 1층인 유한요소로 나누고, 요소내의 포텐셜을 수면에 위치한 절점에 대한 포텐셜만으로 표시하도록 한 후, Galerkin 기법을 적용하여 수치모형을 구성하였다. 요소 내 수평방향에 대해서는 통상의 보간함수를 채택하였으며, 수심방향에 대해서는 진행파의 수심방향 거동인 함수를 사용하여 보간함수를 구성하였다. 모형의 개발은 우선 연직 2차원 문제를 대상으로 하였다. 개발된 모형의 검증을 위하여 연직 2차원에서의 파랑 반사 및 전달문제에 적용한 결과, 개발된 유한 요소 모형은 계산상의 효율면에서나 해의 정확도 면에서 기존의 확장형 완경사 방정식에 기초한 모형과 같은 수준을 보임을 확인하였다.

• 물과 미래
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• 제18권1호
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• pp.67-73
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• 1985

금강 감조구간의 조석전파현상을 장파, 중력파공식의 수치적분에 의한 통상적인 방법을 이용하여 조사하였다. 이용된 역학방정식은 비선형항을 포함하여 천해조를 산정할 수 있도록 하였다. 수립된 모델은 평균대, 중, 소조시의 감조구간의 조석전파를 산정하는데 이용되었으며 또한 상류홍수유출과 하구조석의 상호작용에 의한 감조구간의 수립분포를 산정하는데도 초기적용되었다. 이 연구의 목적은 하구의 체절공사가 시작되기 전의 금강감조구간의 조석역학을 조사하는데 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.619-633
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• 1994

천해역(淺海域)에서 굴절(屈折), 회절(回折) 및 쇄파(碎波)를 고려한 범용성(汎用性)있는 파랑변형모형(波浪變形模型)을 개발하였다. 기존(旣存)이 완경사방정식(緩傾斜方程式)으로부터 고차(高次)의 회절항(回折項)을 고려한 포물형근사방정식(抛物形近似方程式)을 유도하였으며, 난류모형(亂流模型)을 도입하여 저면마찰(底面摩擦) 및 쇄파(碎波)에 의한 에너지 감쇠항(減衰項)을 정식화(定式化)하였다. 본 모형(模型)의 수치해(數値解)는 Crank-Nicolson의 음해법(陰解法)으로 계산하였으며, 계산결과(計算結果)는 원형천퇴(圓形淺堆), 타원형천퇴(楕圓形淺堆) 및 쇄파대(碎波帶)에서의 여러가지 수리실험결과(水理實驗結果)와 비교하였다. 쇄파대(碎波帶)에서 파고감쇠양상(波高減衰樣相)은 입사파(入射波)의 파형경사(波形傾斜)에 따라 민감(敏感)하게 반응(反應)하였으며, 타원형천퇴(楕圓形淺堆) 주변(周邊)에서 비선형분산관계(非線型分散關係)와 에너지 감쇠효과(減衰效果)는 파고변화(波高變化)를 잘 설명하였다. 그리고 본 모형(模型)을 현지해안(現地海岸)에 적용하여 타당성(妥當性)있는 계산결과(計算結果)를 얻었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제6권4호
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• pp.389-396
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• 1994

현존하는 시간의존 완경사방정식으로 Smith와 Sprinks(1975)가 개발한 식(이와 대등한 정확도로 Radder와 Dingemans(1985)가 개발한 식)과 Kubo 등 (1992)이 개발한 식이 있다. 분산관계식과 에너지 전송의 관점에서 시간의존 완경사방정식을 분석하였다. 수평방향으로 1차원적으로 시간의존 완경사방정식의 진폭변조현상을 선형 Scrodinger식과 대비하여 비교하였다. 분산관계식과의 관점에서 보면, Smith와 Sprinks의 모형이 보다 얕은 수심(kh$\leq$0.2$\pi$)에서 더 정확하고 아주 얕은 수심(kh=0)에서는 선형 Scrodinger식을 만족시키는 반면 Kubo 등의 모형은 보다 깊은 수심(kh>0.2$\pi$)에서 더 정확하고 천이영역의 한 지점(kh=0.3$\pi$)에서 선형 Scrodinger식을 만족시킨다. 에너지 전송의 관점에서 보면 Kubo 등의 모형이 더 정확하지만 높은 주파수 영역에서 해가 발산하는 단점이 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제10권4호
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• pp.197-203
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• 1998

천수방정식 형태의 쌍곡선형 완경사 방정식을 이용하여 파랑의 반사파 성분을 분해하는 방법을 제시한다. 모델의 반사파 산정능력을 평가하기 위하여 Booij 경사면 및 물결사주에 적용한다. Chamberlain and Porter(1995)에 의하여 주어진 수심경사제곱항과 수심곡률항의 효과를 포함하였을 때 Berkhoff의 완경사 방정식에 의한 결과보다 유한요소법 결과나 실험 자료와 비교하여 훨씬 만족할 만한 결과를 보여주었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.145-156
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• 2011

본 연구에서는 자연하천의 흐름에서 흔히 발생하는 천이류, 불연속류, 마른하도로의 파의 전파 등을 포함하는 복잡한 흐름을 해석하기 위한 고정확도 2차원 수치모형을 개발하였다. 하상경사항을 효율적으로 처리하기 위해 quasi-steady wave propagation 기법을 적용하여 해당 격자에 대한 생성항의 영향을 효율적으로 반영함으로써 쌍곡선형 적분 보존형의 2차원 천수방정식을 해석하였다. Fractional Step Method를 적용한 유한체적기법의 사용을 위해 HLL Riemann 해법을 이용하여 흐름률을 계산하였고, 시간 및 공간에 대한 2차 정확도를 만족하기 위해 MUSCL 기법을 적용하였다. 2차 정확도의 사용으로 불연속지점에서 발생하는 수치진동은 TVD 기법 적용을통해 제어하였다. 개발된모형은 2차원 제방 붕괴 및 댐하류부에 구조물이 존재하는 경우의댐 붕괴 모의를 통해실측치와의 검증을 실시하였다. 또한 하류부에 역경사가 존재하는 경우의 댐 붕괴 모의를 통해 실측치와 비교함으로써 생성항의 영향에 대한 모형의 적용성을 검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.279-290
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• 1998

충격파의 높이나 속도는 홍수제어조작이나 수로벽과 빠른 유속을 가지는 하천에서 교량의 설계에 중요한 자료가 된다. 따라서 광범위한 조건에서 흐름의 불연속면을 모의할 수 있는 수치모형이 요구된다. 본 연구에서는 천수방정식을 지배방정식으로 한 Godunov 형 유한체적법 모형을 개발하였다. Riemann 해법으로 Roe(1981)의 해법이 사용된다. 이 모형은 본 연구에서 비구조적격자(unstructured grids)를 사용하기 위해 개발된 수정 MUSCL을 도입하였다. 양해법을 쓰는 본 모형은 시간간격을 자동 계산한다. 개발된 모형을 전형적인 이차원 댐 붕괴파 모의, 수리모형 실험에서 행해진 붕괴파 모의, 그리고 수리모형 실험에서 행해진 만곡수로에서의 정상상태 모의 등에 적용하였다. 그 적용결과에 의해 다음과 같이 결론을 내었다. 1)유한체적법은, 충격파 모의를 위한 수치해석 기법인 Godunov 형 방법과 잘 결합될 수 있기 때문에 충격파를 모의하기에 적당한 방법이다. 2)수정 MUSCL과 결합된 유한체적법 모형이 충격파를 잘 포착함으로써 수정 MUSCL의 적용성이 입증되었다.

• 한국해양공학회지
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• 제32권6호
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• pp.447-457
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• 2018

In this study, a two-dimensional fully nonlinear transient wave numerical tank was developed using a desingularized indirect boundary integral equation method. The desingularized indirect boundary integral equation method is simpler and faster than the conventional boundary element method because special treatment is not required to compute the boundary integral. Numerical simulations were carried out in the time domain using the fourth order Runge-Kutta method. A mixed Eulerian-Lagrangian approach was adapted to reconstruct the free surface at each time step. A numerical damping zone was used to minimize the reflective wave in the downstream region. The interpolating method of a Gaussian radial basis function-type artificial neural network was used to calculate the gradient of the free surface elevation without element connectivity. The desingularized indirect boundary integral equation using an isolated point source and radial basis function has no need for information about the element connectivity and is a meshless method that is numerically more flexible. In order to validate the accuracy of the numerical wave tank based on the desingularized indirect boundary integral equation method and meshless technique, several numerical simulations were carried out. First, a comparison with numerical results according to the type of desingularized source was carried out and confirmed that continuous line sources can be replaced by simply isolated sources. In addition, a propagation simulation of a $2^{nd}$-order Stokes wave was carried out and compared with an analytical solution. Finally, simulations of propagating waves in shallow water and propagating waves over a submerged bar were also carried and compared with published data.

• 물과 미래
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• 제29권5호
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• pp.173-184
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• 1996

본 연구에서는 2차원 천수방정식을 지배방정식으로 이용하여 유속 및 수위분포를 계산할 수 있는 수치모델을 개발하였다. 유한체적법에 의한 이산화과정에서, 3차의 Runge-Kutta 방법과 3차 정도의 upwind scheme을 도입하여 지배방정식의 비정상항과 이송항을 이산화하였다. 개발된 모형의 정확성을 검증하기 위하여 마찰 없는 직사각형 수평수로에 적용하였으며, 수치모형에 의해 얻어진 수심과 유속이 정확해야 잘 일치하였다. 또한, 본 모형을 대칭 및 비대칭 단면축소부를 갖는 직사각형 수로에 적용하여 흐름에 대한 유속분포와 홍수파의 전파가 수치모의 하였으며, 그 결과는 흐름특성을 잘 묘사하였다.