Numerical Analysis of Nonlinear Effect of Wave on Refraction and Diffraction

파의 굴절 및 회절에 미치는 비선형 효과에 대한 수치해석

Based on second-order Stokes wave and parabolic approximation, a refraction-diffraction model for linear and nonlinear waves is developed. With the assumption that the water depth is slowly varying, the model equation describes the forward scattered wavefield. The parabolic approximation equations account for the combined effects of refraction and diffraction, while the influences of bottom friction, current and wind have been neglected. The model is tested against laboratory experiments for the case of submerged circular shoal, when both refraction and diffraction are equally significant. Based on Boussinesq equations, the parabolic approximation eq. is applied to the propagation of shallow water waves. In the case without currents, the forward diffraction of Cnoidal waves by a straight breakwater is studied numerically. The formation of stem waves along the breakwater and the relation between the stem waves and the incident wave characteristics are discussed. Numerical experiments are carried out using different bottom slopes and different angles of incidence.

수심변화가 완만하고 흐름이 없는 곳을 파가 전파할 때 겪게되는 침수, 굴절 및 회절현상의 해석에는 3차 Stokes파 이론에 의한 선형, 비선형, 포물형 방정식이 이용되며, 여기서는 바닥마찰과 바람의 영향은 고려하지 않는다. 이 포물형 방정식으로 암초가 있는 경우에 대해 수치해석을 수행하여 기존의 실험치와 비교 검토하였고, 회절과 굴절효과의 중요성을 고찰했다. 천해파의 특성변화 해석에는 Boussinesq방정식에 기초한 포물형 방정식이 이용된다. 흐름이 없는 경우에 방파제를 따라 전파하는 Cnoidal파의 회절현상을 수심이 변하고 입사각이 변하는 경우에 대해 수치해석을 하여 Stem wave의 특성에 대해 논의하였다.