Two-Dimensional Finite Element Analysis for Tidal Flat Simulation

조간대 모의를 위한 2차원 유한요소해석

Two-dimensional finite element hydrodynamic models for long wave simulation usually adopt fixed land boundary. However moving boundary treatment is strongly required in the simulation of tidal flats for west and south coast of Korea. In this study very efficient and realistic moving boundary treatment is applied by considering incident long wave surface slope. Developed STEP-CM (Superior Two-step Explicit Program for Coastal Modeling) ,shows numerically stable results in comparative study for idealized one-dimensional channel. Real application of the model is done for Chonsu Bay where tidal flats are distributed along the coast. Nonlinear tidal current and tidal flat effects are easily simulated in STEP-CM and resulting circulations are detected around headland of Wonsan Island.

장파를 모의하는 2차원 유한요소 수동역학모형들은 대부분 고정육지경계를 사용하여 왔으나 우리나라의 서ㆍ남해안과 같이 조간대가 넓게 발달한 연안에서는 이동경계의 적용이 필수적이다. 본 연구에서는 이동경계 처리방법에 장파의 파형경사 특성을 고려한 새로운 수치기법을 도입하여 보다 효율적이고 현실적인 이동경계 처리방안을 제시하였다. 수립된 2단계 양해법 유한요소모형은 직선형수로에서 기존의 조간대 처리 연구결과와 비교되었으며 수치적인 안정성이 뛰어난 것으로 나타났다. 조간대가 광범위하게 형성된 천수만에 적용하여 실제해역에 대한 적용성을 입증하였다. 수치실험결과 천수만에서의 해수유동은 낙조시간이 창조시간 보다 긴 비선형성 조류흐름을 나타내며, 만족스럽게 조간대가 처리되었고 최강 창조시부터 고조시까지 지형적 요인에 의한 순환현상이 원산도 후면에서 재현되었다.