The Journal of the Korea Contents Association (한국콘텐츠학회논문지)

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Application of Channel Routing Model by Taylor-Galerkin Finite Element Method -Modeling of Flow in Flood-

테일러-갤러킨 유한요소법에 의한 하도추적 모형의 적용 -홍수시 하천 유량 모의-

  • 이해균 (단국대학교 천안캠퍼스 토목환경공학과)
  • Received : 2010.11.03
  • Accepted : 2010.12.22
  • Published : 2011.01.28
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Abstract

For the simulation of one-dimensional unsteady flow, the Taylor-Galerkin finite element method was adopted to the discretization of the Saint Venant equation. The model was applied to the backwater problem in a single channel and the flood routing in dendritic channel networks. The numerical solutions were compared with previously published results of finite difference and finite element methods and good agreement was observed. The model solves the continuity and the momentum equations in a sequential manner and this leads to easy implementation. Since the final system of matrix is tri-diagonal with a few additional entry due to channel junctions, the tri-diagonal matrix solution algorithm can be used with minor modification. So it is fast and economical in terms of memory for storing matrices.

1차원 개수로 부정류의 수치 해석을 위하여 Taylor-Galerkin 기법의 유한요소법을 St. Venant 방정식의 차분에 적용하였다. 단일 수로에서 수문의 닫힘에 의한 배수문제와 3개 이상 하도가 만나는 합류점을 포함하는 수지상(dendritic) 하천 네트워크에 적용하고 그 결과를 기존에 제시된 유한차분법, 유한요소법 등의 수치기법과 비교하였으며 매우 잘 일치함을 확인하였다. 본 연구에서 적용한 기법은 연속방정식과 운동량방정식을 순차적으로 해석해 나가기 때문에 적용이 간편하며, 최종적으로 삼대각 행렬과 합류점의 적합조건을 위한 최소한의 요소를 포함하기 때문에 삼대각 행렬의 연산 방법을 적용할 수 있어 계산 측면에서 빠르고 안정적이다. 또한, 행렬의 저장을 위한 메모리 측면에서 경제적이다.

Keywords

References

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