• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.174-180
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• 2002

A virtual reality technology for multipurpose numerical simulation is developed to reproduce and investigate a variety of ocean environmental problems in a 3D-Numerical Wave Tank. The governing equations for solving incompressible fluid motion are Navier-Stokes equation and continuity equation, and the Marker-Density function technique is adopted to implement the fully-nonlinear free-surface kinematic condition. The marine environmental situations, i.e. waves, currents, wind, etc., are reproduced by use of multi-segmented wavemaker on the basis of the so-called "snake-principle". In this paper, some numerical reproduction techniques for regular and irregular waves, multi-directional waves, Bull's-eye wave, wave-current, and solitary wave are presented, and a model test in motion with large amplitude of roll angle is conducted in the developed 3D-NWT, using a overlaid grid system.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제1권)
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• pp.205-210
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• 2006

해양구조물 설계시 급격한 파랑에 의한 충격력은 구조물 안전을 위한 중요한 설계인자이다. 이러한 충격력은 과도한 하중이 극히 짧은 시간 사이에 발생하는 현상으로 실험적 또는 수치해석적으로 해석하기 매우 어려운 문제이다. 본 연구에서는 급격한 파랑에 의한 충격력을 해석하기 위하여 수치파수조를 이용하여 N.S. 방정식에 기반한 수치해석을 수행하였다. 임의파를 선형중첩에 기반하여 조파기를 작동시켜 재현하였고 다블록격자하에서 수직실린더에 작용하는 충격력을 수치해석하였다. 한편 자유표면은 V.O.F. 및 local height function을 이용하여 추적하였다. 수치해석 검증을 위하여 수치해석 및 실험 결과와 비교를 수행하였는데 비교적 만족할 수 있는 결과를 확인하였으나 해양구조물 설계시 유용한 결과를 얻기 위해서는 쇄파와 같은 극한파 재현과 극한파에 의한 충격력에 대한 많은 연구가 지속되어야 함을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.38-49
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• 2015

지진해일에 대한 기존의 연구는 이차원 Boussinesq 모형과 Solitary wave에 기초한 수치해석이 그 주류를 이룬다. 최근 Solitary wave에 의한 처오름 높이가 관측치를 하회한다는 인식에 기초하여 지진해일 내습전 해안선이 전진하는 현상의 모의가 가능한 Leading Depression N (LDN) Wave가 제시되었으며 이에 기초하는 경우 보다 정확한 모의가 가능한 것으로 보고된 바 있다. 이러한 성과에도 불구하고 수리모형 실험의 경우 안정적인 Leading Depression N (LDN) Wave의 구현에 상당한 어려움을 겪어왔다. 이러한 이차원 Boussinesq 모형과 삼차원 수리모형 실험에서의 상충된 결과는 이차원 Boussinesq 계열 파랑 모형 유도과정에서 수행되는 파랑의 비선형성과 분산성이 균형을 이룬다는 가정과 이로 인해 다소 과소하게 평가된 분산성에 기인하는 것으로 판단된다. 이러한 인식에 기초하여 본고에서는 삼차원 수치수조에서 비교적 안정적인 LDN 파형의 조파가 가능한 수정 조파기법과 Navier Stoke 파랑모형에 기초하여 Hybrid Breaker의 지진해일에 의한 처오름 저감효과를 수치 해석하였다. 파랑모형의 검증은 불규칙 파랑을 대상으로 기 수행된 수리모형 실험결과를 토대로 진행되었으며, 그 결과 비교적 근접한 처오름 높이를 얻을 수 있었다. 세 개의 유수실과 전면 경사면으로 구성된 Hybrid Breaker의 경우 일반 경사제에 비해 H = 5m의 경우 약 13%, H = 6 m의 경우 10%정도의 처오름 저감 효과를 지니는 것으로 모의되었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제4권3호
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• pp.156-160
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• 1992

2차원 수조에서 발생된 선단파의 전개를 고찰하였다. 선단파의 전개는 일반적으로 Schrodinger 방정식으로 표현될 수 있다. 특히 반송파(carrier wave)의 기울기가 커서 비선형성이 중요하게 되면 3차 Schrodinger 방정식이 적절한 수학모형이 될 수 있음을 밝혔다. 수치계산은 Crank-Nicolson 알고리즘을 사용하였고 실험치와 비교하였다. 훈치계산으로 선단파의 전개를 잘 예측할 수 있으며 선단파의 신관는 kh＞1.36일 때 가파른 파에서 비선형성에 큰 영향을 받음을 밝혔다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.161-165
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• 2013

In this paper, possibility of controlling motion of a floating structure using a tuned liquid damper (TLD) is numerically investigated. A TLD is a tank partially filled with liquid. Sloshing phenomena of liquid inside a tank can suppress movement of the tank subject to external excitations at specific frequency. The effects of sloshing phenomena inside a rectangular floating body on its sway motion are investigated by varying excitation frequency. First, a grid-refinement study is carried out to ensure validity of grid independent numerical solutions using present numerical techniques. Then, sway motion of the floating body subjected to wave with five different frequencies are simulated. The normalized amplitudes of sway motion of the target floating body are compared over the frequency, for cases with and without water inside the floating body. It is shown that the motion of the floating body can be minimized by matching the sloshing natural frequency to excitation frequency.

• 한국해안해양공학회지
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• 제8권1호
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• pp.37-43
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• 1996

본 논문에서는 2차원 수조의 임의 지점에서 쇄파를 만드는 실험방법에 대하여 논하였다. 쇄파를 만들기 위해서 임의의 지점에 각 성분의 파정이 모이도록 위상차를 갖는 선형파를 합성하여 조파기를 작동시켰다. 또한 조파판의 운동진폭을 조절하여 다양한 파기울기에 대하여 실험을 수행하였다. 실험 결과 운동진폭이 너무 작은 경우에는 쇄파현상이 일어나지 않았고 불규칙한 파형만이 나타났으며, 최대파고가 H=0.0113g/T$^2$ 이상이어야 쇄파 현상이 나타남을 확인하였다. 쇄파의 모양은 대부분 경우에 spilling 형태였고, 특정한 운동진폭일 때 plunging 형태의 쇄파를 관찰할 수 있었다. 한편 비점성, 비압축성 유체로 가정하여 얻어진 경계적분방정식을 고차경계요소로 이산화하여 수치계산을 수행하였다. 자유표면의 처리를 위해서 Mixed Euler-Lagrangian 기법을 이용하였다 수치결과는 자유표면에서 주파수간의 상호간섭의 영향을 제대로 반영하고 있으며, 실험에서 계측한 파형을 제대로 모사하고 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3B호
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• pp.323-334
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• 2008

본 연구는 유체장에 대한 Navier-Stokes방정식과 자유수면을 효과적으로 추적할 수 있는 VOF법을 지배방정식으로 사용하는 수치파동수로를 적용하여 고립파(지진해일)에 대한 이열투과성수중방파제의 파랑제어기능을 수치적으로 검토한다. 고립파의 조파는 수치파동수로의 계산영역내에 설치된 수치조파기(내부조파소스)를 이용하였으며, 구조물에 의한 고립파의 파랑변형을 논한 기존의 연구결과와 본 해석결과를 비교함으로써 본 연구의 타당성을 확인하였다. 이로부터 일렬 및 이열의 투과성수중방파제에 의한 고립파의 파랑변형, 전달율, 반사율 및 에너지플럭스를 포함한 파동장의 변화를 수치시뮬레이션하였다. 비록 한정된 범위의 연구결과이지만, $h_0/h=0.925$($h_0$는 수중방파제의 천단고, h는 수심)를 갖는 이열수중방파제의 경우에 수중방파제 배치간격 $l/L_{eff}>0.4$(여기서, $L_{eff}$는 고립파의 유효거리)의 범위에서 입사파랑의 파고는 이열수중방파제에 의해 약 60%까지 감쇠되는 것을 알 수 있었으며, 일렬수중방파제에 비해 반사율이 약 47%정도로 증가하고, 전달율은 약 18%로 감소하였다. 따라서, 본 연구에서 고립파의 제어를 위해 처음으로 도입되는 투과성이열수중방파제는 일렬의 경우와 대비하여 경제적으로, 그리고 보다 효과적으로 고립파를 제어하는 것을 알 수 있었다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권8호
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• pp.621-627
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• 2014

In this paper, a possibility of controlling the motion of a floating wind turbine with the tuned liquid damper(TLD) is numerically investigated. First, motion of the scale model of a floating wind turbine without the TLD is predicted and its results are compared to the measured data. There are reasonably good agreements between two results, which confirms validity of the present numerical methods. Then, the effect of TLD is quantitatively assessed by comparing the prediction results for the floating wind turbine with and without the TLD. It is shown that the motion of the scale model derived by external forces can be reduced by using the TLD. On a basis of this result, a multi-layer TLD is proposed to generate larger reaction force of the TLD at the fixed target frequency. The motions of the scale model with the multi-layer TLDs are computed and compared with that of the single-layer TLD. It is shown that the multi-layer TLD generate stronger reaction force and thus more reduce the motion of the floating body than the single-layer TLD.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권4호
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• pp.525-532
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• 2010

In this paper, wave breakers which occur in two dimensional coasts are simulated using a SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) method which represents the movement of fluidic physical volume with particles. As continuative fluid is approximated to the particles, the simulations are performed using fully Lagrangian method without any grid system. Two-dimensional Navier-Stokes equations and continuity equation are used for the numerical simulations. To generate incident waves, a piston type wavemaker is employed. The accuracy of the wave which is numerically generated by the wavemaker is verified by comparing with analytical results. The computations are carried out with various wave heights and slopes. The wave patterns generated through the numerical simulations are compared with several existing experimental and computational results. Agreement between the experimental data and the computation results is comparatively good. Also, the breaker depth index and the breaker height index from the present calculations are compared with the existing experimental results, and the tendency is very similar.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권7호
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• pp.662-668
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• 2013

In this paper, possibility of controlling motion of a floating structure using a tuned liquid damper (TLD) is numerically investigated. A TLD is a tank partially filled with liquid. Sloshing motion of liquid inside a tank is known to suppress movement of the tank subject to external excitations at specific frequency. The effects of sloshing phenomena inside a rectangular floating body on its surge motion are investigated by varying external excitation frequency. First, a grid-refinement study is carried out to ensure validity of grid independent numerical solutions using present numerical techniques. Then, surge motion of the floating body subjected to external wave is simulated for five different excitation frequencies of which the center frequency equals to the natural frequency of internal liquid sloshing. The normalized amplitudes of surge motion of the target floating body are compared according to the excitation frequency, for the cases with and without water inside the floating body. It is shown that the motion of the floating body can be minimized by matching the sloshing natural frequency to the excitation frequency.