포말대 댐 붕괴 파랑 수치모형 연구

김열우,Kim, Yeol-U 한국수자원학회 2022 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.55 No.2

수치모형을 이용한 Swash 지역에서의 댐-붕괴 파랑과 지하수의 상호작용 연구

김열우 한국수자원학회 2023 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.56 No.9

장파에 의해 생성된 단극성 와류: Large Eddy Simulation 기법을 이용한 추가 수치모형실험

김열우 (사)한국연안방재학회 2023 한국연안방재학회지 Vol.10 No.2

An additional 3D large eddy simulation with a slightly different surface tension coefficient is carried out to study the detailed flow and turbulence characteristics of a long wave induced shallow water monopolar vortex. The numerical model adopted in this study is interDyMFoam, developed based on an OpenFOAM framework. The numerical model solves filtered Navier-Stokes equations for two immiscible fluids (air, water) with a standard Smagorinsky closure. In addition to the previous model results, newly obtained instantaneous model results are used to increase a number of realizations for ensemble averaging to reach more statistically converged results. The validation quality obtained in this study is shown to be similar to that from the previous simulation results in the low-pass filtered free surface elevation and horizontal component of velocity.

연직 슬릿 유공벽의 투수 매개변수의 마찰계수 산정

김열우,서경덕,지창환 한국해안,해양공학회 2010 한국해안해양공학회 논문집 Vol.22 No.1

연직 슬릿 유공벽에서의 정합조건에는 투수 매개변수가 포함되는데, 보통 투수 매개변수는 두 가지 방법으로 계산이 가능하다. 하나는 투수 매개변수를 유공벽에서의 에너지 소산 계수와 제트의 길이로 나타내는 방법으로서, 관련된 모든 변수를 알고 있다는 점에서 장점을 가지고 있으나, 장파의 영역에서 옳지 않은 결과를 초래하는 단점이 있다. 다른 하나는 투수 매개변수를 마찰계수와 관성계수로 나타내는 방법으로서, 단파부터 장파까지 모든 영역에서 올바른 결과를 나타내지만, 반사계수, 투과계수 등에 대한 관측치와 계산치 사이의 최적적합에 기초하여 마찰계수를 결정해야 한다는 단점이 있다. 본 논문에서는 유공벽의 유공율 및 두께, 수심 등 기지의 변수로 마찰계수에 대한 경험식을 제시하였다. 이렇게 함으로써 최적적합 과정을 거치지 않고 마찰계수를 직접 산정할 수 있도록 한다. 경험식을 구하기 위하여 수리실험을 실시하였으며, 다른 연구자들의 결과를 함께 사용하여 경험식을 제시하였다. 제시된 공식을 이용하여 상부는 커튼월이고 하부는 연직 슬릿 유공벽으로 되어 있는 커튼월-파일 방파제의 반사계수 및 투과계수를 계산하였다. 실험치와 계산치가 잘 일치함을 보임으로써 제시한 경험식의 적합성을 검증하였다. The matching condition at a perforated wall with vertical slits involves the permeability parameter, which can be calculated by two different methods. One expresses the permeability parameter in terms of energy dissipation coefficient and jet length at the perforated wall, being advantageous in that all the related variables are known, but it gives wrong result in the limit of long waves. The other expresses the permeability parameter in terms of friction coefficient and inertia coefficient, giving correct result from short to long waves, but the friction coefficient should be determined on the basis of a best fit between measured and predicted values of such hydrodynamic coefficients as reflection and transmission coefficients. In the present study, an empirical formula for the friction coefficient is proposed in terms of known variables, i.e., the porosity and thickness of the perforated wall and the water depth. This enables direct estimation of the friction coefficient without invoking a best fit procedure. To obtain the empirical formula, hydraulic experiments are carried out, the results of which are used along with other researchers’ results. The proposed formula is used to predict the reflection and transmission coefficients of a curtain-wall-pile breakwater, the upper part of which is a curtain wall and the lower part consisting of a perforated wall with vertical slits. The concurrence between the experimental data and calculated results is good, verifying the appropriateness of the proposed formula.

투수성 모래 해변에서의 쇄파의 쳐오름과 쳐내림 수치 모형 연구

김열우(Yeulwoo Kim),정태화(Taehwa Jung) 한국연안방재학회 2020 한국연안방재학회지 Vol.7 No.4

We present a new methodology that is able to resolve wavefield and bottom boundary layer processes throughout the water column over a permeable beach. An Eulerian two-phase model for sediment phase, SedFoam, and a surface wave solver, InterFoam/olaFlow, are integrated in the OpenFOAM framework. The new model, called SedWaveFoam, is validated with two laboratory datasets for swash driven by a plunging solitary wave over a permeable and immobile sandy beach. Results demonstrate that surface elevation and depth-averaged velocity are well predicted during uprush. To better match the model results with the measured data during backwash, sand beds with different porosities are tested. It is suggested that significant vertical pore pressure gradient can be induced due to infiltration and exfiltration processes that affects stabilizing force of sand particles.

연직 슬릿 유공벽의 투수 매개변수의 마찰계수 산정

김열우(Kim Yeul Woo),서경덕(Suh Kyung-Duck),지창환(Ji Chang-Hwan),강진성(Kang Jin-Sung) 대한토목학회 2009 대한토목학회 학술대회 Vol.2009 No.10

OpenFOAM을 활용한 포말대 이중 댐-붕괴 수치모형실험

옥주희,김열우,Marie-Pierre C. Delisle 한국수자원학회 2023 한국수자원학회논문집 Vol.56 No.10

본 연구는 포말대 흐름의 난류특성에 대한 이해를 목표로 한다. 포말대 흐름을 재현하기 위해 이중 댐-붕괴 파랑생성법이 제시되었다. 기존 단일 댐-붕괴 실험과 비교하여 이중 댐-붕괴 실험은 두 개의 수문의 개방 시간을 조절하여 처오름과 처내림의 다양한 상호작용을 구현할 수 있다. 수치모형으로는 OpenFOAM의 overInterDyMFoam이 활용되었다. overInterDyMFoam은 밀도가 다른 두 유체(i.e., 공기, 물)의 경계면 추적기법과 동격자 및 중첩 격자 기법을 결합한 모형이다. 질량보존 및 운동량 방정식으로는 난류모형이 결합된 이차원 Reynolds-Averaged Navier-Stokes 모형이 채택되었다. 수치모형실험 결과는 수리모형실험의 수심 및 흐름 방향 유속 시계열과 비교하여 정확도가 검증되었다. 난류 운동 에너지 분포특성을 확인하여 각 흐름 단계(i.e., 처오름, 처내림, 흐름의 상호작용)의 난류 진화 특성을 고찰하였다. This study aims to provide a better understanding of the turbulent flow characteristics in swash zone. A double dam-break method is employed to generate the swash zone flow. Comparing with the conventional single dam-break method, a delay between two gate opening can be controlled to reproduce various interactions between uprush and backwash. For numerical simulations, overInterDyMFoam based on OpenFOAM is adopted. Using overInterDyMFoam, interface between two immiscible fluids having different densities (i.e., air and water phases) can be tracked in a moving mesh with multiple layers. Two-dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations are solved with a standard turbulence model for momentum and continuity. Numerical model results are validated with laboratory experiment data for the time series of water depth and streamwise velocity. Turbulent kinetic energy distribution is further investigated to identify the turbulence evolution for each flow regime (i.e., uprush, backwash, and swash-swash interaction).

수중발파로 인한 과압 및 진동 전파에서 메쉬크기의 영향에 대한 수치해석 연구

정호영(Hoyoung Jeong),손한암(Hanam Son),김수한(Suhan Kim),김열우(Yeolwoo Kim) 한국암반공학회 2021 터널과지하공간 Vol.31 No.6

본 연구에서는 수중발파에서 발생하는 과압, 충격량, 진동의 전파 특성을 평가하기 위하여 수행되었다. 육상에서의 발파와 비교하여 수중발파에서의 소음 및 진동의 전파 특성은 주로 물을 매개체로 하여 전파되는 차이를 가지고 있으며, 경우에 따라 다양한 매질(암반, 물, 공기 등)을 통과하면서 전파양상이 변화하는 특성도 지니고 있다. 본 연구에서는 AUTODYN을 이용하여 수중에서의 발파과정을 모사하고 발파로부터 생성된 과압, 충격량, 발파진동의 전파 특성에 대하여 분석하였다. 특히 메쉬크기가 수중발파해석으로부터 획득되는 과압, 충격량, 최대입자속도에 미치는 영향을 중점적으로 평가하였다. 전체적으로 과압과 최대입자속도는 메쉬의 크기가 증가함에 따라 감소하는 경향성을 나타내었고, 충격량은 메쉬의 크기와 함께 증가하는 경향을 보였다. 또한 본 연구의 결과로부터 메쉬 크기에 대한 의존성은 장약량과 환산거리에 따라서도 다르게 나타날 수 있다는 것을 확인하였다. This study performed to investigate the propagation characteristics of overpressure, impulse, vibration in underwater blasting. The difference between air blasting and underwater blasting is that noise and vibration propagate through water as a medium. In some cases, the noise and vibration propagates through various media (rock, water, air, etc.). In this study, the underwater blasting was simulated using AUTODYN, and the propagation characteristics of overpressure, impulse and vibration induced by blasting were analyzed. We mainly focused on the effect of mesh size on the overpressure, impulse and peak particle velocity from the underwater blasting simulation. The numerical results indicated that the overpressure and peak particle velocity tended to decrease as the mesh size increased, while the impulse increased with the mesh size. The results also indicated that the mesh dependence varied depending on the explosive charge and scaled distance.