유한차분법과 유한체적법을 이용한 1차원과 2차원 개수로 흐름해석

김만식,이진희,정찬,박노혁 한국습지학회 2008 한국습지학회지 Vol.10 No.2

하천에서의 부정류 해석을 위해서 1차원 유한차분법(FDM)인 Abbott-Ionescu scheme과 2차원 유한체적법(FVM)인 근사의 Riemann solver(Osher scheme)에 대하여 살펴보았다. 두 모형은 직선 하도, 약간 굽어진 사행하도 및 사행하도에서의 흐름 문제들에 적용되었으며 결과의 비교는 균일한 직사각형 수로에 대하여 이루어졌다. 하천의 복잡한 형상의 표현하기 위해서는 이를 고려할 수 있는 유한체적법을 이용하였다. 유한차분법과 유한체적법 결과는 수위 및 유량 수문곡선에 대하여 매우 만족스러운 것으로 나타났다. 균일한 직선하도에 대해서는 1차원분석으로도 충분하다는 사실을 파악할 수 있었으며, 사행하도의 경우 흐름을 정확하게 모형화하기 위해서는 2차원 또는 3차원 모형을 사용하여야 할 것이다. The one-dimensional (1D) finite-difference method (FDM) with Abbott-Ionescu scheme and the two-dimensional (2D) finite-volume method (FVM) with an approximate Riemann solver (Osher scheme) for unsteady flow calculation in river are described. The two models have been applied to several problems including flow in a straight channel, flow in a slightly meandering channel and a flow in a meandering channel. The uniform rectangular channel was employed for the purpose of comparing results. A comparison is made between the results of computation on 1D and 2D flows including straight channel, slightly meandering channel and meandering channel application. The implementation of the finite-volume method allows complex boundary geometry represented. Agreement between FVM and FDM results regarding the discharge and stage is considered very satisfactory in straight channel application. It was concluded that a 1D analysis is sufficient if the channel is prismatic and remains straight. For curved (meandering) channels, a 2D or 3D model must be used in order to model the flow accurately.

Development of a Coupled Panel / FVM Solver for Flow Analysis of 2-D Airfoil

박세환,이덕주 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.4

유한체적법은 수치적인 소산 및 확산으로 인한 오차를 줄이기 위해 많은 수의 격자와 고차의 스킴을 필요로 하며, 이로 인해 상당한 계산 시간 및 컴퓨팅 자원이 소요된다. 반면, 패널방법은 빠른 계산이 가능하지만, 점성 및 천음속 유동을 해석하는데 어려움이 있다. 본 연구는 패널과 유한체적법을 연계함으로서 작은 격자영역에서도 빠르고 정확한 해석이 가능한 해석기법을 개발하는데 목적을 두고 있다. 패널방법을 통해 구한 유도속도를 유한체적법의 경계조건으로 사용하였으며, 선형 포텐셜 방정식과 변환방법을 통해 패널방법에 압축성 효과를 보정하였다. 연계기법을 이용하여 아음속 압축성 및 천음속 유동 조건에서 격자영역의 크기를 줄여가며 해석을 수행하였고, 본 해석기법이 강건함을 확인할 수 있었다. FVM solvers need a large number of grids and high-order scheme to minimize dissipation and diffusion errors. This causes huge computing time and resources. Panel Method is very fast. However, it cannot simulate viscous flow and has difficulty in transonic flow analysis. The author aims to develop a coupled Panel/FVM solver with small grid domain size, which is fast and accurate. The Panel method was coupled with the FVM solver by providing induced velocity to a boundary condition. Additionally, a linearized potential equation and a transformation method were used to correct compressibility effect to the Panel method. Steady subsonic compressible and transonic flows were simulated respectively, and the coupling method was tested with reduction of grid domain size. The result proved the capability of the coupling method.

인장 하중을 받는 무한 고체에 포함된 다수의 등방성 함유체 문제 해석을 위한 체적 적분방정식법

이정기(Jung-Ki Lee) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.7

체적 적분방정식법(Volume Integral Equation Method)이라는 새로운 수치해석 방법을 이용하여, 서로 상호작용을 하는 등방성 함유체를 포함하는 등방성 무한고체가 정적 인장하중을 받을 때 무한고체 내부에 발생하는 응력분포 해석을 매우 효과적으로 수행하였다. 즉, 등방성 기지에 다수의 등방성 함유체가 1) 정사각형 배열 형태 또는 2) 정육각형 배열 형태로 포함되어 있는 경우에, 다양한 함유체의 체적비에 대하여, 중앙에 위치한 등방성 함유체와 등방성 기지의 경계면에서의 인장응력 분포의 변화를 구체적으로 조사하였다. 또한, 체적 적분방정식법을 이용한 해를 해석해 또는 유한요소법을 이용한 해와 비교해 봄으로서, 체적 적분방정식 법을 이용하여 구한 해의 정확도를 검증하였다. A volume integral equation method (VIEM) is introduced for solving the elastostatic problems related to an unbounded isotropic elastic solid; this solid is subjected to remote uniaxial tension, and it contains multiple interacting isotropic inclusions. The method is applied to two-dimensional problems involving long parallel cylindrical inclusions. A detailed analysis of the stress field at the interface between the matrix and the central inclusion is carried out; square and hexagonal packing of the inclusions are considered. The effects of the number of isotropic inclusions and different fiber volume fractions on the stress field at the interface between the matrix and the central inclusion are also investigated in detail. The accuracy and efficiency of the method are clarified by comparing the results obtained by analytical and finite element methods. The VIEM is shown to be very accurate and effective for investigating the local stresses in composites containing isotropic fibers.

인장 하중을 받는 무한 고체에 포함된 다수의 다이아몬드 형 함유체 문제 해석을 위한 체적 적분방정식법

이정기(Jung-Ki Lee) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.1

체적 적분방정식법(Volume Integral Equation Method)이라는 새로운 수치해석 방법을 이용하여, 서로 상호작용을 하는 등방성 또는 이방성 다이아몬드 형 함유체를 포함하는 등방성 무한고체가 정적 인장하중을 받을 때 무한고체 내부에 발생하는 응력분포 해석을 매우 효과적으로 수행하였다. 즉, 등방성 기지에 다수의 등방성 또는 이방성 다이아몬드 형 함유체의 중심이 1) 정사각형 배열 형태 또는 2) 정육각형 배열 형태로 포함되어 있는 경우에, 다양한 다이아몬드 형을 포함하는 원형 실린더 함유체의 체적비에 대하여, 중앙에 위치한 다이아몬드 형 함유체와 등방성 기지의 경계면에서의 인장응력 분포의 변화를 구체적으로 조사하였다. 또한, 체적 적분방정식법을 이용하여 구한 해의 정확도를 검증하기 위하여, 체적 적분방정식법을 이용한 해를 유한요소법을 이용한 해와 비교해 보았다. A volume integral equation method (VIEM) is introduced for the solution of elastostatic problems in unbounded isotropic elastic solids containing multiple interacting isotropic or anisotropic diamond-shaped inclusions subject to remote uniaxial tension. The method is applied to two-dimensional problems involving long parallel diamond-shaped cylindrical inclusions. A detailed analysis of the stress field at the interface between the matrix and the central inclusion is carried out for square and hexagonal packing of the inclusions. The effects of the number of isotropic or anisotropic diamond-shaped inclusions and of the various fiber volume fractions for the circular inclusions circumscribing its respective diamond-shaped inclusion on the stress field at the interface between the matrix and the central inclusion are also investigated in detail. The accuracy and efficiency of the method are examined through comparison with results obtained using the finite element method.

유한요소/유한체적법 기반의 상용전산유체역학 프로그램의 유동장 변화에 대한 비교

정우원(W. Jeong),성재훈(J. Seong),이계한(K. Rhee),곽대순(Dai-Soon Kwak) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.12

Recently, many studies for flow characteristics have used commercial computational fluid dynamics (CFD) software to simulate flow phenomena in various fields. The aim of this study is to contribute to the discussion on the efficiency of finite element (FE) and finite volume (FV) methods, which have mainly used as CFD solvers for situations with the same number of mesh elements and geometries. We compared the accuracy of the results and the flow patterns among three different commercial codes - Ansys CFX, Fluent and ADINA, which are used in many fields. We calculated threedimensional incompressible laminar flow problems with simple pipe and bifurcation models. Our results showed that FEM CFD codes (ADINA) were more influenced by the mesh type and quality compared to FVM CFD codes (Ansys CFX, Fluent). The computation time was found to be significantly shorter for the FVM compared to the FEM codes.

2차원 직선 정지 익렬에서의 비점성 천이음속유동에 관한 수치적 해석

최인환,이진호,조강래 대한기계학회 1990 대한기계학회논문집 Vol.14 No.5

Time-Marching methods solving Euler equations are used for calculation of two-dimensional, steady, inviscid flow through a stationary compressor cascade. Calculation method is based on the Denton`s opposed difference scheme. A smoothing in the axial direction is used to increase the stability of solution. The computational grid consists of quadrilateral elements, one of which has four nodes at each corner and the grid points on the upper periodic boundaries are located one pitch away from those on the lower boundaries to satisfy the periodicity condition. Results of calculation show good agreement with other computational and experimental results, proving that the present method of calculation should be applied with confidence for the cascade flow with shock wave. 본 연구에서는 Denton이 제시한 개선된 시간진행법을 이용하여 2차원 직선 정 지 익렬의 유동해석 프로그램의 개발을 목적으로 하고 있으며 기존 프로그램의 안정성 과 수렴의 개선에 역점을 두고 진행하였다. 수치계산 결과는 타당성을 입증하기 위 하여 실험결과 및 Braembussche의 특이점법 수치계산 결과와 비교 검토 하였으며 충격 파가 존재하는 천이음속의 유동에 대하여 수치계산을 실시하였다.

유한체적법을 이용한 1차원 배관 유동 모델

정태규(Taekyu Jung) 한국추진공학회 2023 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.11

열전도 해석을 이용한 공기층의 유효열전도계수 추정

이현균(Lee, Hyeon-Kyun),손영우(Son, Young-Woo),이용준(Lee, Young-Jun),이상환(Lee, Sang-Hwan),이주희(Lee, Ju-Hee) 한국생태환경건축학회 2018 한국생태환경건축학회 논문집 Vol.18 No.6

유한체적법을 이용한 천연가스 배관망의 유동해석

구본찬(Bonchan Koo) 한국유체기계학회 2021 한국유체기계학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.7

유한체적법을 통한 구면 좌표계에서의 볼츠만 수송방정식의 해석

오혁근(Hyuck Keun Oh),진재식(Jae Sik Jin),이준식(Joon Sik Lee) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.11

A finite volume method is proposed to predict heat transport in a spherical enclosure at micro/nanoscale with the Boltzmann transport equation (BTE). The gray version of the BTE with the relaxation time approximation has been applied. Pointing out similarity between radiative transfer equation (RTE) and BTE, the mapping process in RTE is adopted to treat the angular derivative term and linear algebraic discretization equation is derived by using the established method which is used in 2-D BTE in cartesian coordinates. The simulation results are compared to exact solution to RTE for various acoustic thicknesses and ratio of radii. The comparison shows that this method is logical and accurate, and it is possible to easily adopt various models in spherical BTE.