자연요소법을 이용한 자유면 경계 조건의 지하수 흐름계 모델링

초록

자유면 대수층에서 지하수의 흐름은 경계 조건이 시간에 따라 변동하므로 기존의 유한요소법으로 모사하면 요소 망 구성에 많은 시간을 소모한다. 본 연구에서는 이러한 자유면 경계 조건의 지하수 유동을 자연요소법을 사용하여 최초로 모사하였다. 자연요소법은 요소 망이 필요 없고 절점만을 사용하므로, 경계 조건이 시간에 따라 변하는 경우에 요소 망 구성 과정을 피할 수 있다. 자연요소법은 자연 근접 보간법에 기초하여 시간 종속적인 형태 함수를 사용한다. 자연요소법은 일반적인 무요소법과 달리 일정 수두 경계 조건을 직접 다루므로, 다른 무요소법보다 적용 방법이 단순하다. 정류상태의 지하수 유동 문제에 대해 자연요소법을 사용하여 모사한 결과를 이미 알려진 해석적 해와 비교하여 본 연구에서 개발된 컴퓨터 프로그램을 검증하였다. 부정류 상태의 지하수 유동 문제에 자연요소법을 적용하여 그 가능성을 제시하였다. 본 연구에서 자연요소법을 사용하여 개발된 수치해석 방법은 자유면 경계 조건을 효율적으로 처리할 수 있었다.

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