Abstract
The breaking wave pressure occurs when a plunging breaker instantaneously impinges on structural surface, and appears differently depending on whether or not to form air pockets at the instant of contact. The Wagner type normally forms a single pressure peak at the contact spot due to the direct collision of water volume to the structure whereas in the Bagnold type the time lagged oscillation of the air pocket causes pressure peaks even at areas away from the spot. In the present study, the Bagnold's impact pressure is numerically and experimentally investigated for the bulkhead of an underwater tunnel under construction which is subjected to nearby breaking waves. A numerical solver of Navier-Stokes equations was applied to reproduce the breaking waves near a bulkhead, and the results showed the Bagnold's impact pressure occurring on the back (land side) face of the bulkhead. The existence of the impact pressure was also verified by a hydraulic model testing, and it was found that the experimental results well conformed to their numerical counterparts.
충격쇄파압은 권파성 파랑이 구조물 전면에 갑자기 충돌할 때 발생하며 접촉면에서 공기포켓의 생성여부에 따라 충격쇄파압의 작용특성이 달라진다. 수괴의 직접적인 충돌에 따른 Wagner형은 접촉면에서 단일 압력 첨두치를 보이는 반면, Bagnold형은 공기포켓의 진동에 의하여 비접촉면에서도 압력의 첨두치를 보이는 특성이 있다. 본 연구에서는 시공 중의 수중터널 벌크헤드의 배면(육측면)에 발생하는 충격쇄파압을 고찰하였다. Navier-Stokes 방정식을 직접 푸는 수치해석을 적용하여 벌크헤드 인근에 발생하는 쇄파를 모의한 결과, 벌크헤드의 배면에서 강한 Bagnold형 충격쇄파압이 발생함을 확인하였다. 본 충격쇄파압의 존재는 동일 조건에 대하여 수행한 수리모형실험에 의해서도 확인되었으며, 실험결과와 수치해석결과가 대체적으로 유사한 성향을 보임을 확인하였다.
