Characteristics of Harbor Resonance in Donghae Harbor (Part 2. Numerical Calculation)

동해항(東海港)의 부진동(副振動) 특성(特性)(2. 수치계산(數値計算))

A numerical model has been used for the prediction of wave agitations in a harbor which are induced by the intrusion and transformation of incident waves. Based on linear wave theory a mild-slope equation has been used. A partial absorbing boundary condition has been used on solid boundary. Functional has been derived following Chen and Mei(l974)'s technique based on Hybrid Element Method which uses finite discretisation in the inner region and analytical solution of Helmholtz equation in the outer region. Final simultaneous equation has been solved using the Gaussian Elimination Method. Helmholtz natural period and second peak period of seiche in Donghae Harbor coincide very well with the results from numerical calculation. Computed amplification factors show good agreement, especially when the reflection coefficient on solid boundary is 0.99, with those of measurements.

장주기파(長週期波)의 침입(侵入) 변형(變形)에 의한 항내(港內) 수면교란(水面攪亂) 현상(現像)을 효과적(效果的)으로 분석(分析) 및 예측(豫測)하기 위하여 해석해(解析解)와 유한요소(有限要素)를 복합적(複合的)으로 사용한 수치모형(數値模型)을 이용하였다. 기본방정식(基本方程式)으로 완경사(緩傾斜) 방정식(方程式)을 사용하였으며, 고체(固體) 경계면(境界面)에서는 부분흡수(部分吸收) 경계조건(境界條件)을 사용하였다. 방파제(防波堤) 주변(周邊)과 항내(港內) 영역(領域)은 유한요소(有限要素)로 모형화(模型化)하고 항외(港外) 영역(領域)에서는 Helmholtz 방정식(方程式)의 해석해(解析解)를 이용하였다. Chen과 Mei(1974)의 방법(方法)을 이용하여 경계치(境界値) 문제(問題)의 범함수(凡凾數)를 구한 후 구성(構成)되는 최종적(最終的)인 연립방정식(聯立方程式)을 Gauss 소거법(消去法)으로 푸는 수치모형(數値模型)을 수립(樹立)하였다. 현장관측(現場觀測) 자료(資料)의 스펙트럼 분석(分析)으로 제시된 동해항(東海港)의 Helmholtz natural period 및 제(第)2 첨두주기(尖頭週期)는 수치계산(數値計算)으로 구해진 것과 잘 일치(一致)하였다. 항만구조물(港灣構造物)에서의 반사율(反射率)을 변화(變化)시키면서 구한 증폭비(增幅比)와 관측치(觀測値)의 비교(比較) 결과(結果) 반사계수(反射係數)를 0.99로 했을 때 가장 양호(良好)한 일치(一致)를 나타내었다.