$\textsc{k}-\varepsilon$ 난류 모형을 이용한 해향저류의 해석

Analysis of Undertow Using$\textsc{k}-\varepsilon$ Turbulence Model

확산이 지배적인 흐름을 가정하여, 쇄파대의 해향저류와 난류구조에 대한 수치모형이 $ extsc{k}$-$\varepsilon$ 난류모형을 이용하여 개발되었다. 해향저류란 쇄파대에서 바다쪽으로 흐르는 주기평균된 강한 흐름을 말하며 주로 파곡 아래에 나타난다. 롤러에서 쇄파에 의해 발생된 난류는 아래쪽으로 퍼져나가면서 그 기운을 잃게된다. 지배 방정식은 파에 의한 주기평균-전단응력이 고려된 운동 방정식과 쇄파에 의한 난류 에너지 생성이 포함된 $textsc{k}$-와 $\varepsilon$-식으로 구성된다. 이 식들은 삼단계 완전 음해법으로 차분되고, Thomas 알고리즘으로 풀 수 있다. 쇄파지점에 가까운 곳을 제외하면, 모형은 실험값과 좋은 일치를 보여준다

With the assumption of the diffusion dominated flow, a numerical model has been developed for undertow and turbulence structure under the breaking wave by using the $textsc{k}$-$\varepsilon$ turbulence model. Undertow is a strong mean current which moves seqwards below the level of wave trough in the surf zone. The turbulence, generated by wave breaking in the roller, spreads and dissipates downwards. The governing equations are composed of the equation of motion with the period-averaged shear stress due to waves; $textsc{k}$- and $\varepsilon$-equations with the turbulence energy Production due to wave breaking. They are discretised by the three-level fully implicit scheme, which can be solved by using Thomas algorithm. The model gives good agreements with measurements except for the station that is closest to the breaking point.