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자유수면을 갖는 흐름의 동수압 모형 = Hydrodynamic Pressure Models for Free Surface Flow
저자
장원재(Jang Won Jae) ; 이승오(Lee Seung Oh) ; 이종욱(Lee Jong Wook) ; 조용식(Cho Yong-Sik)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2007
작성언어
Korean
주제어
KDC
531
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KCI등재
자료형태
학술저널
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413-422(10쪽)
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0
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동수압을 고려한 자유수면 흐름을 해석하고 수치모형과 적용사례들을 제시하였다. 본 연구에 사용된 지배방정식으로 비정상 상태의 비압축성 유체에 대한 연속방정식과 비점성 Navier-Stokes 방정식을 사용하였다. 난류완결문제를 해결하기 위해서 k-ε 방정식을 사용하여서 난류 와점성계수를 구할 수 있다. 본 연구에서 자유수면과 동수압을 고려하기 위해서 수치모의를 3단계로 나누어서 수행하였다. 제 1단계에서는 운동량방정식을 연직방향에 대해 음해적으로 차분하였다. 제2단계에서는 유속과 동수압 보정항으로 이루어진 식을 연속방정식에 대입하여 타원형 방정식인 동수압-포와송 방정식을 제안하였고, 이 방정식을 통해서 얻어지는 유속은 질량보존법칙을 만족하게 된다. 마지막으로 자유수면과 최종유속을 보정 및 계산하였다. 본 연구에서 제시한 수치모형을 검증하기 위해 해석해가 있는 정사각형 수조에서 수면의 자유 진동과 직선수로에서의 고립파의 전파 문제에 대하여 수치모의를 수행하였고, 수치모의 된 결과는 해석해와 잘 일치하였다. 또한 수중방파제에 의한 비선형파의 전파양상과 타원형 천퇴에 의한 파의 변형에 관한 수치모의를 수행하였다. 전반적으로 수치모의에 의한 결과와 실험 자료가 일치하는 경향을 보였다.
더보기Hydrodynamic pressure model and application problems are presented to analyze free surface flow in this study. The governing equations for an unsteady incompressible fluid employ the continuity equation and inviscid Navier-Stokes equation. For the turbulence closed problem, k-ε model is employed and turbulence eddy viscosity is resolved. Numerical simulations are conducted in three steps to calculate the velocity component in each direction, the free surface elevations and the hydrodynamic pressures. At the first step, the momentum equations are discretized by using a semi-implicit method over the vertical direction. At the second step, velocity fractional equations with hydrodynamic pressure correction terms are substituted into the continuity equation, which yields an elliptic equation called as the hydrodynamic pressure-Poisson equation. The local mass can be, therefore, conserved by solving that elliptic equation. Finally, the free surface elevation and the final velocities are computed by substituting into the continuity equation. The numerical accuracy is verified by comparing numerical results with analytical solutions of the sloshing free surface movement at a square basin and solitary wave propagation in a rectangular. The overall agreement between calculated and analytical solutions is excellent. Also, numerical calculation for the propagation phase of non-linear wave in submerged bar and wave deformation in elliptic shoal are conducted and results of numerical model show good agreement with experimental data.
더보기분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
---|---|---|---|
2013-01-01 | 평가 | 학술지 통합(등재유지) | |
2001-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정(등재후보2차) | KCI등재 |
1998-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정(신규평가) | KCI후보 |
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