• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권1호
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• pp.572-583
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• 2019

This paper aims to assess the applicability of the Runge Kutta Discontinuous Galerkin-Direct Ghost Fluid Method to the internal explosion inside a water-filled tube, which previously was studied by many researchers in separate works. Once the explosive charge located at the inner center of the water-filled tube explodes, the tube wall is subjected to an extremely high intensity fluid loading and deformed. The deformation causes a modification of the field of fluid flow in the region near the water-structure interface so that has substantial influence on the response of the structure. To connect the structure and the fluid, valid data exchanges along the interface are essential. Classical fluid structure interaction simulations usually employ a matched meshing scheme which discretizes the fluid and structure domains using a single mesh density. The computational cost of fluid structure interaction simulations is usually governed by the structure because the size of time step may be determined by the density of structure mesh. The finer mesh density, the better solution, but more expensive computational cost. To reduce such computational cost, a non-matched meshing scheme which allows for different mesh densities is employed. The coupled numerical approach of this paper has fewer difficulties in the implementation and computation, compared to gas dynamics based approach which requires complicated analytical manipulations. It can also be applied to wider compressible, inviscid fluid flow analyses often found in underwater explosion events.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.299-302
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• 2006

본 연구에서는 화학적으로 활성화된 에너지 물질의 경계면을 정확하게 추적하는 기법을 소해한다. 이러한 경계면 추적기법은 Level Set기반의 Ghost Fluid Concept을 이용하여 폭발과 같은 화학적 현상을 포함하는 에너지 물질의 경계면을 정확하게 파악하고, 쉽게 multi material, phase등과 같은 현상으로 확장이 가능하다. 본 연구에서는 이러한 multi physics modeling을 위한 선행연구로써 basic sharp interface tracking, impact problem에 대해서 소개할 것이다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제10권3호
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• pp.70-76
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• 2005

A two-layer incompressible time-accurate Euler solver is applied to analyze flow fields around a submerged body moving at a critical speed near a pycnocline. Discontinuities in the dependent variables across the material interface are captured without any dissipation or oscillation using the ghost fluid method on an unstructured grid. It is shown that the material interlace has significant effects on forces acting on a submerged body moving near a pycnocline regardless of the small difference in densities of two layers. Contrary to the shallow water waves, a submerged body can reach a critical speed at very low Froude number due to the small difference in the densities of the two layers.

• 대한조선학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.17-29
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• 2004

Internal waves are computed using a ghost fluid method on an unstructured grid. Discontinuities in density and dynamic pressure are captured in one cell without smearing or oscillations along a multimaterial interface. A time-accurate incompressible Navier-Stokes/Euler solver is developed based on a three-point backward difference formula for the physical time marching. Artificial compressibility is introduced with respect to pseudotime and an implicit method is used for the pseudotime iteration. To track evolution of an interface, a level set function is coupled with the governing equations. Roe's flux difference splitting method is used to calculate numerical fluxes of the coupled equations. To get higher order accuracy, dependent variables are reconstructed based on gradients which are calculated using Gauss theorem. For each edge crossing an interface, dynamic pressure is assigned for a ghost node to enforce the continuity of total pressure along the interface. Solitary internal waves are computed and the results are compared with other computational and experimental results.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권6호
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• pp.571-579
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• 2009

에너지 물질과 같이 연소 반응을 하는 압축성 물질을 해석하기 위하여 Hydro-SCCM (Shock Compression of Condensed Matter)이라는 에너지 물질과 비반응 물질을 포함한다중 물질 해석툴을 개발하였다. 고에너지 물질은 강한 충격파와 고온과 고압을 가진 물질경계면에서 높은 변형률을 발생시킨다. 이러한 큰 구배를 가진 현상을 해석하기 위하여 새로운 오일러리안 기법을 사용하였다. 본 논문에서는 현상을 해석하기 위한 수학적 방법과 해석결과를 소개하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.93-100
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• 2021

고정된 격자시스템에서 임의형상의 불투과 경계를 갖는 물체와 유체와 연성해석이 가능한 IB(Immersed Boundary)법이 개발 된 이후로 다양한 CFD 모델에서 IB법의 활용이 증가하고 있다. 기존의 IB법의 대부분은 구조물의 경계면에서 산정되는 유체력으로부터 수치적으로 경계조건을 만족시키는 directing-forcing법이나 구조물 내부에 가상셀을 위치시켜 보간을 통해 경계조건을 만족시키는 ghost-cell법들로 알고리즘이 복잡하다. 본 연구에서는 고정된 격자시스템에서 가동물체형 구조물 해석이 가능함과 더불어 3차원으로의 확장도 용이한 SIB(Simplified Immersed Boundary)법을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 SIB법은 각 상(phase)의 밀도함수가 국소질량의 중심과 함께 이동하는 것으로 가정한 단일유체모델(one-field model for immiscible two-phase fluid)을 기초로 하였다. 또한 이동하는 고체상태의 구조물을 취급하기 위해 고체의 밀도함수를 이용한 체적가중평균법을 적용하고, 수치확산을 방지하기 위해 이류계산에는 CIP법을 적용하였다. 제안된 SIB법의 해석성능을 검토하기 위해 자유수면으로 낙하하는 물체에 대한 수치모의를 수행하였다. 수치해석결과는 자유수면으로 낙하하는 물체를 양호하게 재현하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.664-671
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• 2017

수직 발사대는 발사체에서 나오는 화염에 의하여 구조체의 손상이 일어날 수 있고 특히 후방덮개는 화염에 의하여 직접적으로 변형이 일어나므로 이를 해석하기 위해서는 유체-고체 연성해석 기법을 필요로 한다. 본 연구에서 발사체의 화염은 Eulerian 기법을 이용하여 해석하였고, 발사대의 후방 덮개는 Lagrangian 기법을 사용하여 해석하였다. 서로 다른 두 물질간의 경계면은 레벨을 통하여 추적을 하였고 경계면에서의 경계값은 가상유체 기법을 활용하여 결정하였다. 본 논문에서는 후방 덮개의 변형 형상에 따라 달라지는 유동의 변화를 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.263-267
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• 2011

본 연구는 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 굽은 관에서의 충격파와 화염의 상호 작용, 화염 가속, 연소폭발천이 현상을 수치적으로 살펴보았다. 여기서 사용되는 모델은 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 경계조건 처리 방법으로 ghost fluid 기법을 사용하였다. 굽은 관에서 여러 충격파 강도를 이용한 모델링을 통하여 화염과 강한 충격파의 충돌에 의한 열점 생성과 화염 전파의 가속 현상을 확인하였으며 추가적으로 평균 화학적 열 발생률이 대략 20 MJ/($g{\cdot}s$)이 되는 지점에서 최초 폭굉이 발생한다는 것을 확인하였다. 즉, 우리는 복잡한 형상에 의한 효과를 포함하는 수치적 계산 결과를 기반으로 관에서의 강한 충격파, 충격파와 화염의 상호 작용, 열점, 연소폭발천이 현상 등의 발생을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.304-308
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• 2012

본 연구는 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 변형 가능한 구리 관에서의 초음속 화염 전파를 수치적으로 살펴보았다. 탄화수소의 화염 전파를 해석하기 위하여 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 Arrhenius 형태의 1단계 화학 반응식을 활용하였으며 변형 가능한 관을 해석하기 위하여 Inviscid Euler 방정식을 활용하였다. 또한, 두 물질 간 경계면 추적을 위하여 Level-set 기법을, 경계값 결정을 위하여 ghost fluid 기법을 사용하였다. 이러한 수치적 기법을 바탕으로 관의 변화에 따른 초음속 화염 내 팽창파의 전파 및 그에 따른 간섭 현상을 밀도 및 속도 변화를 통해 확인하였으며 초음속 화염 전파에도 안전성이 확보되는 최소 관 두께를 예측할 수 있는 수치적 기반을 마련하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
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• pp.221-226
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• 2008

Numerical simulation is performed for microdroplet deposition on a pre-patterned micro-structure. The level-set method for tracking the liquid-gas interface is extended to treat the immersed (or irregular-shaped) solid surface. The no-slip condition at the fluid-solid interface as well as the matching conditions at the liquid-gas interface is accurately imposed by incorporating the ghost fluid approach based on a sharp-interface representation. The method is further extended to treat the contact angle condition at an immersed solid surface. The present computation of a patterning process using microdroplet ejection demonstrates that the multiphase characteristics between the liquid-gas-solid phases can be used to improve the patterning accuracy.