A Mathematical Modeling of Two-Dimensional Unsteady Flow for Long Waves in a Harbor

항내(港內) 장주기파(長週期波) 해석(解析)을 위한 2차원(二次元) 부정류(不定流)의 수학적(數學的) 모형(模型)

A mathematical model for the two-dimensional unsteady flow was developed by introducing Abbott's implicit finite difference operator and double sweep algorithm, which could be applied to simulate the respose of a harbor against the intrusion of long waves through the entrance connected to open sea. In order to improve its accuracy corresponding to the field phenomena, bottom resistance, Coriolis force, wind effect terms were included and wave direction and radiating effect was considered. The result of seiche test was always stable and the amplitude was accurate. Some phase shift was occured, but it could be reduced by using small values of Courant number and many points per a wave length as well. A comparision with the Ippen and Goda's theoritical and hydraulic experimental works was fulfilled.

장주기파(長週期波)에 의한 항내(港內)의 반응(反應)을 예측(豫測)하기 위하여 비선형(非線型) 편미분방정식(偏微分方程式)으로 표현(表現)되는 2차원(二次元) 부정류(不定流)의 운동방정식(運動方程式)과 연속방정식(連續方程式)을 확정(確定)하고, 이 식(式)들에 Abbott의 Implicit 형(型) 차분형(差分型)을 적용(適用)하여 유한(有限) 차분방정식(差分方程式)의 형태(形態)로 유도(誘導)한 후(後), double sweep 알고리즘에 의하여 해석(解析)하는 수학적(數學的) 모형(模型)을 개발(開發)하였다. 본(本) 모형(模型)은 임의(任意)의 파형(波形), 풍속(風速)과 수심(水深), 위도(緯度) 등(等)을 입력자료(入力資料)로 하여 임의(任意)의 지형(地形)을 가진 항내(港內)에서의 반응(反應)을 해석(解析)할 수 있도록 설계(設計)되었다. 특(特)히 파향(波向), 이송항(移送項), 항입구(港入口)로 되돌아 나오는 에너지의 방사현상(放射現象) 등(等)을 수치해석적(數値解析的)으로 처리(處理)하는 수법(手法)의 개발(開發)에 관(關)하여 연구(硏究)하였다. 본(本) 모형(模型)에 의한 해석결과치(解析結果値)는 1차원(次元) 및 2 차원(次元) 정진동(靜振動)(seiche) 수치실험(數値實驗)을 통(通)하여 검정(檢定)하였으며, Ippen과 Goda의 이론해석치(理論解析値) 및 실험결과치(實驗結果値)와 비교(比較)하였다.