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SPH 입자의 경계조건 분석 및 해석
Review and Analysis of Boundary Conditions for SPH Particles 원문보기

한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회, 2011 Apr. 14, 2011년, pp.756 - 759  

이민아 (한양대학교 건설환경공학과) ,  탁문호 (한양대학교 건설환경공학과) ,  박대효 (한양대학교 건설환경공학과)

초록
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일반적으로 컴퓨터를 이용한 수치 해석에는 격자 수치 해석 방법인 유한요소법 또는 유한차분법이 주로 사용되어 왔다. 그러나 이러한 방법들은 해석하고자 하는 영역을 요소나 격자 등으로 분할해야 하기 때문에 복잡한 현상들을 다루는 데 어려움을 갖게 된다. 이를 극복하기 위해 개발된 방법이 무요소법(Meshfree Method)이며 본 논문에서는 다양한 무요소법들 중 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)가 고려되어진다. SPH는 라그랑지안 수치 근사 기법을 사용하는 입자법(Particle Method)으로 SPH를 정확하게 실행하기 위해서는 적절한 경계 처리법이 요구된다. 그러나 기존의 경계 처리법은 유체 입자의 침투현상 및 커널(Kernel) 끊김 현상이 발생하기 때문에 적합하지 않다. 따라서 지금까지 SPH의 경계 처리법을 향상시키기 위해 다양한 접근법들이 제안되었으며 본 논문에서는 이러한 접근법들 중 정반사(Specular Reflection), 재회복(Bounce-back), 재도입(Reintroduce) 방법 및 경계 반발력(Repulsive Force)과 가상 입자(Ghost Particle)의 적용이 분석되고 현상 접목을 통해 적절한 경계 처리법이 제안되어진다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 문제들을 해결하기 위해 지금까지 다양한 접근법들이 제안되었다. 본 논문에서는 다양한 접근법들 중 몇 가지가 간략하게 분석되고 기존의 경계 처리법을 개선시키는 방법이 제안된다.
  • 그러므로 유체 입자들을 반사시키기 위해서는 완화길이 안에 있는 유체 입자들보다 경계 입자들이 더 많이 필요하게 된다. 본 논문에서는 세 가지 현상에 대한 시뮬레이션이 진행되었으며 유체 입자와 경계 입자 간 밀집도 및 반발력 개념이 고려되어 가장 적합한 경계조건이 제안되어 진다. 그림 2는 각각 (a) 뾰족한 모서리 부분에 원형 유체 입자가 낙하하는 경우와 (b) ㄷ자형 수조에 원형 유체 입자가 낙하하는 경우 및 (c) 계단식 경사가 있는 부분에 사각형 유체 입자가 낙하하는 경우를 시뮬레이션 한 모습이다.
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