연안 수훈력학 모난를 위한 시간진행 및 조화 유한요소모형 특성

Characteristics of Time Stepping and Harmonic Finite Element Models for Coastal Hydrodynamic Simulation

수심적분의 2차원 연안수동역학 모형중 시간진행의 방법과 조화해석 방법에 의하여 전개한 유한요소모형을 비교검토하여 각 모형의 특성을 파악하고 오차를 해석하기 위하여 본 연구를 수행 하였는데 이에 이용된 모형은 ADCIRC, STEPM, FUNDY 그리고 TEA이다. 비교방법으로 해석적 해를 구할 수 있는 4분환원의 형상에서 영역내 특정점에 대한 수치해의 변화추이와 전영역에 관하여 해석해와의 정규오차의 비교를 통해 각 특성을 살펴보았다. 그 결과 전반적으로 조화모형이 시간진행모형에 비하여 매우 우수하고 거의 해석적 해와 일치되는 결과를 보이는 반면, 시간진행모형인 STEPM은 조화모형에 비하여 약 7배, ADCIRC는 STEPM에 비하여 5배 가량 정도가 떨어지는 것으로 나타났다. 이렇게 오차에 지대한 영향을 미치는 것은 초기조건으로 설정한 cold start의 영향 때문에 발생되는 phase lag와 비선형항의 영향인 것으로 추론되었다.

Among 2-dimensional coastal hydrodynamic finite element models time stepping ADCIRC and STEPM. and harmonic FUNDY and TEA models were compared in order to find out their characteristics and analyze ernr. General feasibility and capability of models were studied by comparing model results with an analytical solution on some reference points and L$_2$norm error in quarter annular domain where analytical solution can be obtained. According to these tests harmonic models FUNDY and TEA were nearly coinciding with analytical solutions and gave better results than time stepping models. STEPM was at least 5 times better than ADCIRC in L$_2$norm error test and it was 7 times worse than harmonic models. It was expected and concluded that these errors might come from phase lag due to cold start condition and nonlinear effect in basic equations of time stepping models.