파랑 충격하중에 관한 3차원 입자법 수치모사

Abstract

The impact of a single wave generated by a dam break with a tall structure is modeled with a three-dimensional version of the Moving particle semi-implicit (MPS) method. The particle method is more feasible and effective than methods based on grid connection problems involving violent free surface motions. In the present study, the Tsunami impact load and the change of longitudinal velocity component around the structure, which are obtained from the numerical simulation, are compared to those from experiments.1. 서 론 지금까지 유동 수치모사에 있어서 유한요소법, 유한차분법, 혹은 유한체적법과 같이 격자를 이용한 수치해석 방법이 가장 널리 사용되어 왔다. 하지만 극심한 자유표면 운동, 유체-고체간의 충돌과 같은 복잡한 물체형상이나 물리현상을 포함하는 문제에의 적용에는 한계가 있다. 격자법은 복잡한 문제들에 있어서 격자의 특성에 많은 영향을 받으며, 정도 높은 격자를 생성하는데 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 반면 격자대신 입자를 이용하는 입자법(Monaghan, 1988; Koshizuka and Oka, 1995)은 격자를 생성할 필요가 없어 공학적인 응용문제 적용에 보다 유연하다고 할 수 있다. 또한 입자법은 속도의 전미분(Total derivative) 계산을 라그란지(Lagrangian) 접근인 입자의 이동으로 계산하므로 오일러(Eulerian) 방법에서 심각하게 유발되는 수치확산이 없으며, 격자 생성에 소요되는 시간과 노력을 최소화할 수 있다.