해양환경안전학회지 (Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety)

  • 제28권1호
  • /
  • Pages.161-167
  • /
  • 2022
  • /
  • 1229-3431(pISSN)
  • /
  • 2287-3341(eISSN)
해양환경안전학회 (The Korean Society of Marine Environment and safety)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

낮은 수심을 통과하는 해양파의 변화에 대한 연구

Investigation on the Variation of Ocean Waves passing through Shallow Waters

  • 석우찬 (부경대학교 조선해양시스템공학과) ;
  • 원윤상 (부경대학교 산학협력단)
  • Seok, Woochan (Department of Naval Architecture and Marine System Engineering, Pukyong National University) ;
  • Won, Younsang (Industry-University Cooperation Foundation of Pukyong National University)
  • 투고 : 2021.12.13
  • 심사 : 2022.02.25
  • 발행 : 2022.02.28
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

낮은 수심에 있는 수중보를 통과하는 해양파 문제는 수심이 낮아지면서 발생하는 Shoaling 효과, 이로 인한 비선형파의 간섭효과, 그리고 수중보를 통과한 후 수심이 다시 깊어지면서 발생하는 파주기 별 분산효과 등을 복합적으로 포함하고 있다. 따라서, 이 문제는 해양파의 이론적 접근이나 CFD의 유효성을 검증하는 좋은 사례로 많이 활용되고 있는데, 주로 규칙파에 대해서 시간영역에서의 파형변화를 수조실험 결과와 비교하여 분석한다. 본고에서는 주파수 영역에서의 에너지 스펙트럼 변화를 분석하여, OpenFOAM 등의 CFD를 적용함에 있어서 초기위상조건 등 별다른 제약이 없는지, 비선형파의 간섭효과로 인한 배음 주파수 간의 에너지 교환이 나타나는지 등을 연구하였다.

Ocean waves passing through the underwater bar at a shallow depth experience a shoaling effect caused by decreasing water depth, a nonlinear interaction therein owing to steepening wave slope, and a wave dispersion effect as the water depth increases again. Because this problem includes many complicated phenomena, it is used as a good example of validating a theoretical development or a CFD method for ocean wave applications. Validation is performed mainly for regular waves by comparing the wave elevation patterns in the time domain with the experimental results. In this study, the spectral evolution of wave spectrum is investigated in the frequency domain when a CFD method such as OpenFOAM is applied for this problem. In particular, the effects of initial phase conditions as well as the nonlinear interaction among harmonic waves are studied.

키워드

과제정보

이 논문은 부경대학교 자율창의학술연구비(2020년)에 의하여 연구되었음.

참고문헌

  1. Battjes, J. A. and S. Beji(1991), An experimental investigation of breaking and nearly breaking waves travelling over a bar, internal report, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands.
  2. Beji, S. and J. A. Battjes(1993), Experimental investigation of wave propagation over a bar, Coastal Engineering, Vol. 19, pp. 151-162. https://doi.org/10.1016/0378-3839(93)90022-Z
  3. Chenari, B.(2014), Numerical Modelling of Regular Wave Propagation using OpenFOAM, University of Coimbra, Portugal, Master Dissertation.
  4. Madsen, P. A. and O. R. Soerensen(1993), Bound Waves and Triad Interactions in Shallow Water, Ocean Engineering, Vol. 20, pp. 359-369. https://doi.org/10.1016/0029-8018(93)90002-Y
  5. Mei, C. C.(1989), The Applied Dynamics of Ocean Surface Waves, World scientific publishing co.
  6. Peregrine, D. H.(1967), Long waves on a beach, J. Fluid Mech., Vol. 27, pp. 815-827. https://doi.org/10.1017/S0022112067002605
  7. Schmitt, P., C. Windt, J. Davidson, J. V. Ringwood, and T. Whittaker(2020), Beyond VoF: alternative OpenFOAM solvers for numerical wave tanks, Journal of Ocean Engineering and Marine Energy, Vol. 6, pp. 277-292. https://doi.org/10.1007/s40722-020-00173-9
  8. Whitham, G. B.(1974), Linear and Nonlinear Waves, John Wiley & Sons.
  9. Won, Y. S. and J. A. Battjes(1992), Spectral Boussinesq Modelling of Random Waves, internal report, 93-2, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands.