• 한국해안해양공학회지
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• 제14권2호
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• pp.171-181
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• 2002

최근, 구조물에 의한 쇄파를 수반한 다양한 파랑변형 해석법중에 자유수면의 추적기법인 VOF법을 이용한 수치해석기법이 각광을 받고 있다. 본 연구는 수중투과성구조물(잠제)에 의한 파랑변형 및 유속장의 해석을 위해 조파를 위한 line-source와 파의 재반사를 방지하기 위한 부가감쇠영역이 설치된 2차원수치파동수조에 잠제를 설치하고 구조물에 의한 파랑변형의 자유수면 추적을 위해 VOF법을 적용하였다. 2차원수치파동수조를 이용한 본 연구의 수치해석수법의 타당성 검증을 위해 수리실험을 실시하였으며 그 결과 본 수치해석결과와 잘 일치하였다. 일열잠제와 이열잠제에 대한 수치해석을 통해 잠제 주변 유속장 해석으로부터 일열잠제의 경우 배후에서 와가 발생하고 이열잠제의 경우 잠제사이와 잠제배후에서 와가 발생함을 확인하였으며 잠제의 천단상에서는 강한 비선형성분파가 발생하고 투과층내의 유속방향은 자유수면의 형상에 의해 좌우됨을 확인하였다

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집B
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• pp.591-596
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• 2000

Flow through compliant tubes with linear taper in wall thickness is numerically simulated by finite element analysis. Two models are examined: a planar two-dimensional channel, and an axisymmetric tube. For verification of the numerical method, flow through a compliant stenotic vessel is simulated and compared to existing experimental data. Computational results for an axisymmetric tube show that as cross-sectional area falls with a reduction in downstream pressure, flow rate increases and reaches a maximum when the speed index (mean velocity divided by wave speed) is near unity at the point of minimum cross-section area, indicative of wave speed flow limitation or "choking" (flow speed equals wave speed) in previous one-dimensional studies. For further reductions in downstream pressure, flow rate decreases. Cross-sectional narrowing is significant but localized. When the ratio of downstream-to-upstream wall thickness is ${\le}$ 2 the area throat is located near the downstream end; as wall taper is increased to ${\ge}$ 3 the constriction moves to the upstream end of the tube. In the planar two-dimensional channel, area reduction and flow limitation are also observed when outlet pressure is decreased. In contrast to the axisymmetric case, however, the elastic wall in the two-dimensional channel forms a smooth concave surface with the area throat located near the mid-point of the elastic wall. Though flow rate reaches a maximum and then falls, the flow does not appear to be choked.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.335-344
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• 2011

곡면의 경계를 가지는 수로에서 비선형 파랑의 상호작용을 모의하기 위한 비정수압 자유수면 모형이 개발되었다. 제안된 모형은 비선형의 3차원 Navier-Stokes 방정식을 곡선좌표 영역에서 계산단계 분리법의 일종인 압력수정법에 의하여 수치적으로 해석된다. 특히, 연직방향으로 변형된 형태의 엇갈린 격자를 이용하여 상대적으로 간단하게 압력방정식과 자유수면 경계조건을 구성하였다. 개발된 모형의 수치해석 정확도는 2차원의 수치 파수조에서 파랑의 비선형 정도에 대하여 5차의 스토스우크스 해석해와 비교하였다. 본 모형의 실제적 적용은 원형의 수로에서 회절과 반사에 의해 변형되는 비선형 파의 변형에 초점을 맞추어 수행하였다. 두개의 파를 중첩한 고비선형의 파에 대한 경우를 제외하고 수치해석 결과는 비선형적인 영향을 고려하지 않은 해석해의 선형적인 중첩과 일치하였다. 두개의 파를 중첩한 고비선형의 파에 대한 모의를 통하여 본 모형은 원형의 수로에서 비선형 군파의 변형에관한 수치적인 모의 가능성을 제시하였다.

• 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.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권4호
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• pp.492-499
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• 2001

The characteristics of Prand시-Meyer expansion of supersonic flow with condensation along a wavy wall in a channel are investigated by means of experiments and numerical analyses. Experiments are carried out for the case of moist air flow in an intermittent indraft supersonic wind tunnel. The flow fields are visualized by a Schlieren system and the distributions of static pressure along the upper wavy wall are measured by a scanning valve system with pressure transducers. In numerical analyses, the distributions of streamlines, Mach lines, iso-pressure lines, and iso-mass fractions of liquid are obtained by the two-dimensional direct marching method of characteristics. The effects of stagnation temperature, absolute humidity, and attack angle of the upper wavy wall on the generation and the locations of generation and reflection of an oblique shock wave are clarified. Futhermore, it is confirmed that the wavy wall plays an important role in the generation of an oblique shock wave and that the effect of condensation on the flow fields is apparent.

• 한국해안해양공학회지
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• 제5권4호
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• pp.350-356
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• 1993

본 연구에서는 천수역 비선형 방정식인 Boussinesq 방정식을 방파제에 의한 산란문제에 적용하였다. 방파제에 의한 파랑변형을 수치계산하기 위하여 경계치문제는 유한요소법을 사용하였고 시간에 따른 진행은 Runge-Kutta 방법을 사용하였다. 수치모델로 2차원 수로에 입사파의 진행방향과 수직으로 방파제가 놓여있는 경우를 생각하였으며 방파제의 길이와 두께변화에 따른 파랑변형에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 후류 경계면이 막혀있는 경우와 열려있는 경우를 고려하였으며 선형결과와 비선형결과의 차이를 살펴보았다.

• 대한안전경영과학회지
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• 제11권2호
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• pp.95-101
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• 2009

The present study is to estimate the effect of wave height affecting at the front face of breakwater systems due to specification of submarine trench such as distance from breakwater to dredged area and width of dredge. The wave diffraction field, which is important hydraulic factor in the ocean, is considered to be two dimensional(2D) plane and the configuration of the submarine dredge on the sea bed designated by single horizontal long-rectangular pit system according to the various specific conditions of dredged locations. The numerical simulation is performed by using Green function based on the boundary integral equation and meshed at moving boundary conditions. The results of present numerical simulations are illustrated by applying the normal incidence. It is shown that the ratios of wave height at the front face of breakwater was varied by dependance of distant from breakwater to dredged area and width of dredge. It means that, when the navigation channel or pit breakwater is dredged on seabed, engineers have to consider the specification of dredge. This study can effectively be utilized for safety assessment to various breakwater systems in the ocean field and provided for safety construction of offshore structure.

• 한국해양공학회지
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• 제4권1호
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• pp.55-61
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• 1990

For the tracking of three dimensional free surface motions, a method referred to as the Volume of Fluid(VOF) algorithm is extended. In order to calculate the slope of three dimensional free surface which is the most important for the advection algorithm that decides the amount of fluid from cell to cell and for the application of free surface boundary condition, a simple method utilizing two dimensional slope informations is introduced. The extended algroithm is tested by demonstrating the simulation of a propagating sinusoidal wave through the channel whose width changes abruptly.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권1호
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• pp.7-13
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• 2004

In this paper, we demonstrate that Common Mid-Point (CMP) cross-correlation gathers of multi-channel and multi-shot surface waves give accurate phase-velocity curves, and enable us to reconstruct two-dimensional (2D) velocity structures with high resolution. Data acquisition for CMP cross-correlation analysis is similar to acquisition for a 2D seismic reflection survey. Data processing seems similar to Common Depth-Point (CDP) analysis of 2D seismic reflection survey data, but differs in that the cross-correlation of the original waveform is calculated before making CMP gathers. Data processing in CMP cross-correlation analysis consists of the following four steps: First, cross-correlations are calculated for every pair of traces in each shot gather. Second, correlation traces having a common mid-point are gathered, and those traces that have equal spacing are stacked in the time domain. The resultant cross-correlation gathers resemble shot gathers and are referred to as CMP cross-correlation gathers. Third, a multi-channel analysis is applied to the CMP cross-correlation gathers for calculating phase velocities of surface waves. Finally, a 2D S-wave velocity profile is reconstructed through non-linear least squares inversion. Analyses of waveform data from numerical modelling and field observations indicate that the new method could greatly improve the accuracy and resolution of subsurface S-velocity structure, compared with conventional surface-wave methods.

• 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.