Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

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A Finite Volume Model Using ENO Scheme for 2D Unsteady flows

ENO 기법을 이용한 2차원 유한체적 수치모형

  • Published : 2003.02.01
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Abstract

This paper describes a finite volume, two-dimensional model. It adopts a recently developed essentially non-oscillatory(ENO) schemes based on the Lax-Friedrichs solver, which was modified for a finite volume grid, and employs a modified MUSCL(Monotonic Upstream centered Scheme for Conservation Law) for second-order accuracy in space. To demonstrate the applications of the model, it is applied to solve the 1-D and 2-D dam-break problems. The model in conjunction with the modified MUSCL showed a better agreement with analytical solutions than the minmod function in 1-D dam-break problems and is satisfactorily validated with documented published data in 2-D dam-break problems. The model was applied to tidal wane entering channel at one end, and the results showed a good agreement with analytical solutions. In the channel with reflective boundary conditions specified at the extremities, the model was capable of accurately simulating the wave propagation.

본 연구에서는 2차원 부정류 해석을 위한 유한체적 수치모형을 개발하였다. 개발된 모형에서는 천수방정식의 수치해를 구하기 위하여 Lax-Friedrichs 해법에 근간을 둔 ENO (essentially non-oscillatory) 기법을 적용하였으며, 공간적으로 2차 정도 모의를 위하여 수정 MUSCL 기법을 적용하였다. 개발된 모형의 적용성을 평가하기 위하여 해석해가 있는 1차원 댐 붕괴파 모의에 적용한 결과, 해석해와 유사한 결과를 나타냈으며, 수정 MUSCL 기법의 모의결과를 minmod 경사제한자를 사용한 모의결과와 비교한 결과, 수정 MUSCL 기법을 사용하는 경우 해석해와 더 근접한 결과를 나타냈다. 댐붕괴파의 2차원 해석에 대한 모형의 적용성을 평가하기 위하여 대칭형, 비대칭형 댐 붕괴에 적용한 결과, 저수지에서 수로 구간으로 충격파 전파를 잘 모의했으며, 기존의 연구결과와 유사한 모의결과를 나타냈다. 개수로의 부정류 해석에 대한 모형의 적용성을 평가하기 위하여 말단이 폐쇄된 수로의 입구에서 정상파가 주어졌을 때 수위와 유속을 모의하여 해석해와 비교하였으며, 입구와 말단이 폐쇄된 수로에서 파의 진동을 모의하여 모형의 거동을 평가하였다.

Keywords

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