비선형 k-ε 모형을 이용한 부분 식생 개수로 흐름의 평균흐름 및 난류구조 수치모의

최성욱,최성욱,김태준,Choi, Seongwook,Choi, Sung-Uk,Kim, Taejoon 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.3

본 연구에서는 부분 식생된 개수로에서 평균흐름 및 난류구조에 관한 수치모의 결과를 제시하였다. 이를 위하여 식생항력항이 포함된 레이놀즈 평균 Navier-Stokes 방정식을 수치해석 하였고 난류 모형으로 비선형 k-${\varepsilon}$ 모형을 이용하였다. 제시된 모형을 Nezu and Onitsuka (2001)의 실험수로에 적용하여 모의된 결과를 실험 계측자료 및 Kang and Choi (2006)의 Reynolds stress model 모의결과와 비교하였다. 실험결과와 비교한 결과에 따르면, 비선형 k-${\varepsilon}$ 모형이 평균흐름의 대체적인 경향을 잘 모의하는 것으로 확인되었다. 또한, 식생 영역과 비식생 영역의 경계면에서 쌍와 (twin vortices)가 생성되고 난류강도와 레이놀즈 응력의 최대점이 위치하는 것을 확인하였다. 레이놀즈 응력에 대해서는 경향은 잘 모의하지만 정량적으로 과소 산정하는 것으로 나타났다. This study presents a numerical modeling of mean flow and turbulence structures of partly-vegetated open-channel flows. For this, Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with vegetation drag terms are solved numerically using the non-linear k-${\varepsilon}$ model. The numerical model is applied to laboratory experiments of Nezu and Onitsuka (2001), and simulated results are compared with data from measurement and computations by Kang and Choi's (2006) Reynolds stress model. The simulation results indicate that the proposed numerical model simulates the mean flow well. Twin vortices are found to be generated at the interface between vegetated and non-vegetated zones, where turbulence intensity and Reynolds stress show their maximums. The model simulates the pattern of the Reynolds stress well but under-predicts the intensity of Reynolds stress slightly.

[행정학] 강평/최성욱(전남대학교 행정학과 교수)

최성욱 고시계사 2018 考試界 Vol.63 No.8

ULTIMATE 기법을 이용한 부유사 밀도류 전파 수치모의

최성욱,최성욱 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.1

This study presents a numerical model for simulating turbidity currents using the ULTIMATE scheme. For this, the layer-averaged model is used. The model is applied to laboratory experiments, where the flume is composed of sloping and flat parts, and the characteristics of propagating turbidity currents are investigated. Due to the universal limiter of the ULTIMATE scheme, the frontal part of the turbidity currents at a sharp gradient without numerical oscillations is computed. Simulated turbidity currents propagate super-critically to the end of the flume, and internal hydraulic jumps occur at the break-in-slope after being affected by the downstream boundary. It is found that the hydraulic jumps are computed without numerical oscillations if Courant number is less than 1. In addition, factors that affect propagation velocity of turbidity currents is studied. The particle size less than 9 μm does not affect propagation velocity but the buoyancy flux affects clearly. Finally, it is found that the numerical model computes the bed elevation change due to turbidity currents properly. Specifically, a discontinuity in the bed elevation, arisen from the hydraulic jumps and resulting difference in sediment entrainment, is observed. 본 연구에서는 ULTIMATE 기법을 이용하여 밀도류 층적분 모형의 해석을 위한 수치모형을 제시하였다. 개발된 모형을 경사부와 평탄부로 이루어진 실내 실험에 적용하여 경사부에 유입된 부유사 밀도류의 전파 특성에 대해 분석하였다. ULTIMATE 기법의 범용제한자로 인하여 밀도류의 선단부가 수치진동 없이 비교적 급한 형태로 전파되는 것을 모의하였다. 그리고 사류로 전파되고 수로 끝에서부터 상류로 변화되는 밀도류의 내부 도수 발생 과정을 재현하였다. 이러한 내부 도수는 ULTIMATE 제한자를 사용하면 Courant 수가 1 미만일 때 안정적으로 모의되는 것을 확인하였다. 또한 밀도류의 전파 속도에 영향을 주는 인자에 대하여 분석하였다. 입자의 크기는 9 μm 이하일 때 밀도류의 전파 속도에 큰 영향을 주지 않는 반면, 부력 흐름률은 확연한 영향을 주는 것을 확인하였다. 마지막으로 부유사 밀도류에 의한 하상변동에 대해 검토하였다. 수치모형으로 부유사 밀도류의 전파에 의한 하상변동을 정량적으로 적절히 모의하였으며, 도수로 인한 부유사 연행의 차이와 이로 인한 하상의 불연속적인 형태를 관찰할 수 있었다.

기계학습을 이용한 비점성토 및 점성토 지반에서 시간의존 교각주위 국부세굴의 예측

최성욱,최성욱,최병웅 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.12

This paper presents a machine learning technique applied to prediction of time-dependent local scour around bridge piers in both non-cohesive and cohesive beds. The support vector machines (SVM), which is known to be free from overfitting, is used. The time- dependent scour depths are expressed by 7 and 9 variables for the non-cohesive and cohesive beds, respectively. The SVM models are trained and validated with time series data from different sources of experiments. Resulting Mean Absolute Percentage Error (MAPE) indicates that the models are trained and validated properly. Comparisons are made with the results from Choi and Choi’s formula and Scour Rate in Cohesive Soils (SRICOS) method by Briaud et al., as well as measured data. This study reveals that the SVM is capable of predicting time-dependent local scour in both non-cohesive and cohesive beds under the condition that sufficient data of good quality are provided. 본 논문에서는 기계학습을 이용하여 비점성토 및 점성토 지반에서 시간에 따른 교각주위 국부세굴을 예측하였다. 기계학습 기법으로는 과적합 오차를 유발하지 않는다고 알려진 Support Vector Machines (SVM) 기법이 사용되었다. 비점성토 지반 및 점성토 지반에서 시간에 따라 발달하는 세굴심을 7개 및 9개의 변수를 각각 이용하여 표현하였다. 여러 실험을 통해 얻어진 시계열 자료를 이용하여 개발된 모형을 학습시키고 검증하였다. 계산된 평균절대비오차(MAPE)에 의하면 모형의 학습과 검증이 적절하게 수행된 것으로 나타났다. 실험 결과뿐 아니라 Choi and Cho 공식과 Briaud et al.이 제시한 SRICOS 방법에 의한 결과와 비교하였다. 본 연구를 통해 양질의 자료가 충분히 제공되는 경우 SVM 모형이 비점성토 및 점성토 지반 시간의존 국부세굴을 예측할 수 있음을 보여주었다.

k-ε 난류모형을 이용한 중층 밀도류의 수치모의

최성욱,최성욱,Choi, Seongwook,Choi, Sung-Uk 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.9

본 연구에서는 중층 밀도류를 모의할 수 있는 $k-{\varepsilon}$ 난류모형의 지배방정식을 제시하고 수치모의를 수행하였다. 깊은 수체에 모형을 적용하여 중층 밀도류를 모의하고 게산된 유속과 초과밀도 분포를 분석하였다. 밀도류의 주 흐름방향을 따라 물 연행으로 인해 유속이 감소되는 것과 Richardson 수의 증가로 인해 유속 변화율이 감소되는 것을 관찰하였다. 유속과 초과밀도의 유사성을 확인하였으나, 난류운동에너지와 소산율의 유사성에서는 보이지 않았다. $k-{\varepsilon}$ 모형의 모의 결과를 이용하여 중층 밀도류의 층적분 모형에서 사용될 수 있는 형상계수를 계산하였다. 또한, 층적분 모형을 이용하여 $k-{\varepsilon}$ 모형에서 사용되는 부력관련 모형상수 ($c_{3{\varepsilon}}$)와 부피팽창계수 (${\beta}_0$)를 계산하였다. This study presents a numerical model for simulating dense interflows. The governing equations are provided and the finite difference method is used with the $k-{\varepsilon}$ turbulence model. The model is used to simulate a dense interflow established in a deep ambient water, resulting velocity and excess density profiles. It is observed that velocity decreases in the longitudinal direction due to water entrainment in the vicinity of the outlet and rarely changes for increased Richardson number. Similarity collapses of velocity and excess density are obtained, but those of turbulent kinetic energy and dissipation rate are not. A shape factor for the dense interflow is obtained from the simulated profiles. The value of this shape factor can be used in the layer-averaged modeling of dense interflows. In addition, a buoyancy-related parameter ($c_{3{\varepsilon}}$) for the $k-{\varepsilon}$ model and the volume expansion coefficient (${\beta}_0$) are obtained from the simulated results.

저수지 퇴배사 모의를 위한 준정류모형

최성욱,최성욱,Choi, Sung-Uk,Choi, Seong-Wook 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.2

본 논문에서는 저수지 퇴사 및 배사현상을 모의하기 위한 준정류 모형을 제시하였다. 준정류 모형은 하상은 시간에 따라 변하지만 유동은 정상류라는 가정에 기초한다. 이것은 유동에 비해 매우 장기간에 걸쳐 하도형태가 변하기 때문에 타당하다. 개발된 모형을 저수지 퇴사에 관한 실내실험에 적용하였다. 수치계산을 통하여 상류측에서 공급되는 유사량에 따라 하도의 수심 및 하상경사가 조정되는 것을 보였다. 수치모의에 의한 수위와 하상고가 실험결과와 잘 일치하는 것을 확인하였다. 또한, 모형을 저수지 배사 현상에 관한 선행 실험 조건에 적용하였다. 이 경우에는 배사를 촉진시키기 위해 실험에서 부정류를 발생시켰기 때문에 준정류 모형에 의한 모의결과가 관측자료와 잘 일치하지 않는 것을 확인하였다. 마지막으로, 유사공급에 따른 평형 수심과 하상경사에 관한 공식을 제시하였으며 수치실험을 통하여 이를 검증하였다. This paper presents a quasi-steady model for numerical simulations of reservoir sedimentation and reservoir flushing. The quasi-steady model is based on the assumption that the flow is steady with time-dependent stream morphology change. This is reasonable because stream morphology changes over a long period, while the flow changes rapidly. The proposed model is first applied to two laboratory experiments for reservoir sedimentation. The channel is shown to be adjusted to new sediment supply at the upstream by changing both the flow depth and slope. Simulated water surface and bed profiles compare favorably to measured data. The model is also applied to reservoir flushing. Good agreement between simulated and measured data is not obtained due to time variation of outflow generated to facilitate the flushing in the experiment. Finally, relationships for equilibrium flow depth and bed slope are proposed and tested through numerical experiments.

Prediction of Local Scour around Bridge Piers in the Cohesive Bed Using Support Vector Machines

최성욱,최성욱 대한토목학회 2022 KSCE Journal of Civil Engineering Vol.26 No.5

Local scour around bridge piers is one of the most important factors threatening the life of bridges. The three-dimensional highly complicated horseshoe vortex and downflow are known to be the main agents responsible for pier scour. If the bed consists of cohesive sediment, it will add another level of complexity to the pier scour problem. Various approaches have attempted to predict scour depth, but no universal method is available to date. This study presents a prediction of local scour around bridge piers in the cohesive bed using support vector machines (SVMs), a machine learning technique. The maximum scour depth is predicted with seven dimensional variables, including velocity, flow depth, size of bed sediment, pier width, clay content, water content, and bed shear strength. The training and validation of the SVMs are conducted with 197 data from six datasets. Comparisons are made with the training and validation of the adaptive-network-based fuzzy inference system (ANFIS) method. The training of the ANFIS method appears successful, but the validation fails because of overfitting. The predictions with dimensionless variables are compared, and shown to be worse. In addition, the SVMs are found to predict the maximum scour depths better than three existing formulas, gene expression programming (GEP), and a non-linear regression model. The SVMs are applied to two datasets, revealing the importance of the coverage of the training data. Finally, to investigate the contributions of each variable, the mean absolute percent errors (MAPEs) and correlation coefficient are computed by predicting the maximum scour depths by excluding each variable.

慶南 一部 住民의 胃集團檢診에 關한 X-線學的 觀察 : 경남 일부 주민의 위집단검진에 관한 X-선학적 관찰

최성욱 부산의대 1976 부산의대잡지 - 부산대학교 의과대학 Vol.16 No.2

[NEW YEAR ESSAY 2024] 최성욱 센트비 대표 : 간절함을 담은 초심

최성욱 중앙일보에스 2024 Forbes Korea = 포브스 코리아 Vol.2024 No.1

기니아-픽 精管 및 精囊에 있어서 Prostaglandin E1의 作用機轉에 關한 硏究 : 기니아-픽 정관 및 정낭에 있어서 Prostaglandin E1의 작용기전에 관한 연구

최성욱 부산의대 1975 부산의대잡지 - 부산대학교 의과대학 Vol.15 No.1