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문제 정의
- , 2003)에서 수행한 두 종류의 실험을 모의하였다. IMPACT 프로젝트는 도시 홍수를 이해하고 수치적으로 모델링하기 위해 유럽 10개국의 연구진들이 유럽 위원회의 지원 아래 수행한 것으로, 실험을 통해 다양한 홍수 사건을 실제 발생시켜봄으로써 돌발 홍수 패턴을 이해하고자 하였으며, 특히 도시 홍수에 있어서 도시 구조물의 영향을 살펴보고자 하였다.
- 이에 본 논문에서는 Gerris의 천수 방정식 모듈에서 분할격자기법을 사용할 수 있도록 수정, 확장하였고, 모델 검증을 위해 유럽 IMPACT 프로젝트에서 실시한 극한 도시 홍수 실험을 모의하였다. 검증에 사용된 IMPACT 프로젝트는 극한 홍수시 발생하는 충격파가 건물과 같은 구조물과 만났을 때 보이는 거동 특성을 연구하고, 실험과 모델의 비교를 통해 홍수 범람 모형을 검증하고자 실시되었다. 본 연구에서 개발된 Gerris의 천수방정식 계산 모듈을 검증하기 위해 하나의 건물을 수로 내에 배치한 isolated building 실험과 다수의 건물을 실험 유역에 배치한 model city 실험이 활용되었다.
- 그러나 Gerris의 천수방정식 모듈은 현재, 적응적 메쉬세분화기법은 지원하고 있으나 분할격 자기법은 지원하지 않아 도시 구조물과 같은 지형물을 표현하는데 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 Gerris의 천수 방정식 모듈에서 분할격자기법을 사용할 수 있도록 수정, 확장하였고, 모델 검증을 위해 유럽 IMPACT 프로젝트에서 실시한 극한 도시 홍수 실험을 모의하였다. 검증에 사용된 IMPACT 프로젝트는 극한 홍수시 발생하는 충격파가 건물과 같은 구조물과 만났을 때 보이는 거동 특성을 연구하고, 실험과 모델의 비교를 통해 홍수 범람 모형을 검증하고자 실시되었다.
- , 2007). 첫 번째 실험과는 다르게 하나의 건물이 아니라 건물군을 하류에 배치하여 극한 홍수시 건물군의 영향과 건물군 내부 홍수파의 전파 양상을 관찰하고자 하였다. 지형정보 및 건물군의 배치정보와 수심 및 유량의 관측지점 위치는 Fig.
가설 설정
- 3) 특정 세분 조건에 의해 세분화가 필요하다면 개별 셀을 다시 4분한다.
- 1과 같이 유체셀(flow cell), cut셀, 고체셀(solide cell)로 구분되며, 유체셀의 경우에는 일반적인 유한체적법에서와 같은 방법으로 흐름이 계산된다. cut셀의 경우, 실제 유체의 체적은 셀의 체적과 셀에서 유체가 차지하는 비의 곱으로 계산되며 셀 간의 흐름률은 유체부분들 사이에서만 발생하는 것으로 가정하여 유한체적법으로 근사하여 계산을 수행한다(Popinet, 2003). 본 모형은 셀 경계면에서의 흐름률 평가를 위해 HLLC 리만근사해법과 함께 MUSCL 기법을 사용하여 공간상 2차 정도를 유지한다.
- (2003)는 Rubar20 모형을 사용하여 동일한 실험을 모의하였으며, 본 논문에서 분할격자기법과 적응적 메쉬 기법 (mesh2, mesh3)을 모두 사용한 경우와 유사한 결과를 보여주고 있다. 본 모의에 사용된 모형 및 Rubar20의 지배방정식은 수심적분된 2차원 천수방정식으로 연직방향의 압력분포가 정수압인 것을 가정하고 있다. 이 가정은 파의 길이가 수심에 비해 충분히 큰 대개의 경우에는 무리가 없으나 본 모의처럼 건축물 주변으로 복잡한 흐름이 발생하는 경우 이러한 가정으로 인해 모의 결과가 영향을 받은 것으로 추측된다.
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