SPH법을 이용한 2차원 비압축성 유체의 유동에 관한 수치시뮬레이션

초록

유체를 이산화된 입자로 가정하여 유동을 시뮬레이션하는 SPH법에서는 유체가 약간의 압축성을 지닌다고 가정하고, 유체입자의 밀도를 이용하여 압력을 계산하므로 유체입자의 밀도변화가 비정상적인 압력변동을 유발시킨다. 이러한 압력변동 현상을 개선하기 위하여, 유체를 비압축성 유체로 가정하고 projection method를 이용하여 속도와 압력을 연성하여 계산하였다. 비압축성 SPH(ISPH)법을 검증하기 위하여, 조파기를 이용하여 생성한 파도와 2차 Stokes 파도의 이론적인 값을 비교하였고, 댐 붕괴 수치계산 결과를 유한체적법의 계산결과와 비교하였다. 이론적인 값과 유한체적법의 계산결과를 비압축성 SPH법의 수치계산 결과와 비교하여 정량적, 정성적으로 유사함을 확인하였다. 비압축성 SPH법을 이용하여 수직 벽이 없는 2차원 고정된 물체와 수직 벽이 있는 2차원 고정된 물체에서 갑판침입수 현상을 시뮬레이션 하였으며, 시뮬레이션으로부터 얻은 결과는 공개된 실험결과와 비교하여 그 경향이 유사함을 확인하였다.