• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
• /
• v.29 no.2
• /
• pp.66-72
• /
• 1992

A computational method of the Michell integral for water of finite depth is developed and the method makes use of the expansion of the hull form by the Legendre polynomial in both the longitudinal and the vertical directions. The wave resistance coefficient is given as a quadruple summation of the product of the shape factor and the hydrodynamic factor. The shape factor depends only upon the geometry of the hull form, and the hydrodynamic factor upon the depth-based Froude number and the ratios of the water depth and the draft to the ship length. Example calculations are done for the Wigley parabolic hull and the Series 60 $C_B$ 0.6, and the comparison of our results with the existing experimental data is shown.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.576-580
• /
• 2007

수치기법이 복잡한 Boussinesq 방정식 대신 간단한 선형 Boussinesq 형태의 파동방정식을 지배방정식으로 사용하면서도 완변수심상 지진해일 전파시 요구되는 물리적 분산효과를 정도 높게 고려할 수 있는 분산보정 지진해일 전파 유한요소모형을 개발하였다. 수심이 변하는 지형에서의 분산보정능력을 검증하기 위해 수중 원형천퇴상을 전파하는 Gaussian 형상의 가상지진에 대해 수치모의를 수행하고, 그 결과를 선형 Boussinesq 방정식에 의해 계산된 수치해와 비교하였다. 그 결과 개발된 유한요소모형이 수심이 변하는 지형에서도 상당히 정확하다는 것이 입증되었다.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
• /
• 1997.10a
• /
• pp.106-109
• /
• 1997

연안해역은 수심과 해안선의 변화가 심한 지형적으로 복잡한 형상을 하고 있다. 따라서, 연안해역의 해수유동은 위치 및 수심에 따라 지역적으로 복잡하게 변화하는 구조를 갖고 있다. 이러한 복잡한 현상을 모의하기 위하여 격자구성이 비교적 자유로운 유한요소모형이 효율적인 것으로 알려져 있으며, 지형이 복잡한 만, 하구 등에서의 해수유동의 해석에 유한요소모형이 널리 사용되어 왔다. (중략)

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.15 no.3
• /
• pp.190-195
• /
• 2003

For many coastal problems, such as wave transformation, tidal circulation, sediment transports and diffusion phenomena, we resort to numerical techniques. The representative numerical techniques are the method of finite differences and finite elements. The approximate algebraic equations, referred to as finite difference equations(FDEs), are subsequently solved at discrete grid points within the domain of interests. Therefore, a set of grid points within the domain, as well as the boundaries of the domain, must be specified. The generation of grids for FDEs, with uniform spacing, is very simple compared to that of finite elements. However, within a very complex domain, there are few grid generation tools we can use conveniently. Unfortunately, most of the commercial grid generation programs are developed only for finite element method. In this paper, grid generation method using digitizer, with uniform rectangular spacing, are introduced in detail. Didger and Surfer programs by Golden Software are necessary to produce comparatively accurate and simple depth data.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2011.02a
• /
• pp.57-57
• /
• 2011

지진해일은 진행속도가 빠르고 파장이 길며 파형의 변화 없이 먼 거리를 진행 할 수 있어 주변지역은 물론 멀리 떨어진 지역에도 심한 범람피해를 야기시킨다. 지진해일의 일반적인 특징으로 장파와 단파가 합성되어 있고 먼 거리를 전파할 경우 분산효과의 역할이 중요하게 된다. 특히 우리나라의 동해안에 영향을 주는 지진해일은 단주기파 성분이 강하고 파장에 비해 먼 거리를 전파하기에 분산을 고려하는 선형 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하는 것이 바람직하다. 하지만 지금까지의 지진해일 전파모의를 위한 모형은 선형 Boussinesq 방정식의 복잡한 계산과 계산시간이 길다는 단점 때문에 선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하고 분산효과는 수치분산을 이용하여 고려해왔다. 지진해일 해석 시 일반적으로 사용되어 오던 기존의 leap-frog 유한차분 모형(Imamura et al., 1988; 조용식, 1996)은 지배방정식으로 선형 천수방정식을 사용하고 파의 분산효과는 수치분산을 이용하여 고려하므로 정해진 시간 간격에 대해 수심에 따라 격자 간격을 적절히 선택해야 하는데 수심이 복잡하게 변하는 경우 격자간격 조정이 불가능하여 분산효과를 정도 높게 고려할 수 없다. 이 문제점을 해결하기 위하여 윤성범 등(2004)은 파동방정식의 인위적인 분산항을 이용하여 Boussinesq 방정식의 분산효과를 고려할 수 있는 능동적인 분산보정기법을 제안하였고 Cho et al.(2007)는 일정한 수심에서 수치적인 분산오차가 Boussinesq 방정식의 물리적인 분산항을 대체하도록 수심, 격자 간격 및 계산 시간 간격 사이의 관계식을 유도하고 Boussinesq 방정식의 분산항과 일치하는 수치분산을 이용하여 실용적인 분산보정기법을 개발하였다. 이에 Ahn(2010)은 현재 컴퓨터의 계산 능력이 향상되어 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 계산하는데 무리가 없다고 판단하여 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분한 모형을 개발하였다. 본 연구에서는 기존의 원해 지진해일 전파모의에 이용되어왔던 선형 천수방정식에 수치분산을 고려한 모형 대신 선형 Boussinesq 방정식의 유한차분 모형을 제안하였으며 기존의 선형 Boussinesq 방정식 모형의 격자와 수심간의 제약을 없애기 위해 차분 기법을 달리 한 2차 정확도의 유한차분 모형을 제안하였다. 검증을 위하여 선형 Boussinesq 방정식의 해석해(Carrier, 1991)와 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.527-531
• /
• 2005

지진해일파는 풍파에 비해 파장이 매우 길어 장파로 간주되지만 조석에 비하면 파장이 짧아 상대적으로 분산성이 강하므로, 먼거리를 전파하는 경우에는 분산성을 고려하여 해석하여야 한다. 특히 동해에서 발생하는 지진해일의 경우 파원이 작고 수심이 깊어 단주기파 성분이 강하므로 그 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 지진해일 수치모의시 임의로 구성된 유한요소망과 양해법을 사용하면서도 복잡한 Boussinesq 방정식 대신 간단한 Boussinesq-type의 파동방정식을 사용하면서도 물리적 분산효과를 정도 높게 고려할 수 있는 능동적인 분산보정기법을 이용한 2차원 유한요소모형을 개발하여 가상진원에 의해 발생된 2차원 지진해일 전파에 대하여 수치모의한 결과, 요소크기와 시간간격이 고정되었음에도 불구하고 다양한 수심에 대해 선형 Boussinesq 방정식의 해석해와 매우 잘 일치하는 좋은 결과를 보였다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
• /
• v.10 no.3
• /
• pp.96-104
• /
• 1996

Hamilton's principle is used to derive Euler-Lagrange equations for free surface flow problems of incompressible ideal fluid. The velocity field is chosen to satisfy the continuity equation a priori. This approach results in a hierarchial set of governing equations consist of two evolution equations with respect to two canonical variables and corresponding boundary value problems. The free surface elevation and the Lagrange's multiplier are the canonical variables in Hamilton's sense. This Lagrange's multiplier is a velocity potential defined on the free surface. Energy is conserved as a consequence of the Hamiltonian structure. These equations can be applied to waves in water of finite depth including generalization of Hamilton's equations given by Miles and Salmon.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.15 no.3
• /
• pp.159-166
• /
• 2003

In this study, we develop a finite element model to directly solve the Laplace equation while keeping the same computational efficiency as the models based on the extended mild-slope equation which has been widely used for calculation of wave transformation in shallow water. For this, the computational domain is discretized into finite elements with a single layer in the vertical direction. The velocity potential in the element is then expressed in terms of the potentials at the nodes located at water surface, and the Galerkin method is used to construct the numerical model. A common shape function is adopted in horizontal direction, and the cosine hyperbolic function in vertical direction, which describes the vertical behavior of progressive waves. The model was developed for vertical two-dimensional problems. In order to verify the developed model, it is applied to vertical two-dimensional problems of wave reflection and transmission. It is shown that the present finite element model is comparable to the models based on extended mild-slope equations in both computational efficiency and accuracy.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2010.02a
• /
• pp.65.2-65.2
• /
• 2010

본 연구에서는 수심이 변화하는 지형에서 지진해일 전파를 수치모의하기 위해 기존의 분산보정기법을 개선하였다. 이를 위해 바닥경사를 고려한 지배방정식을 유도하고 기존의 분산보정기법에 새로운 항을 도입하여 수정기법을 제안하고 적용성을 검토해보았다. 수치모의 결과 새로운 수정기법이 기존의 분산보정기법에 비해 수심이 변화하는 지형에서 분산을 좀 더 정확하게 고려할 수 있는 것으로 나타났다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.13 no.3
• /
• pp.254-261
• /
• 2001

It is well known that when long waves propagate from deep ocean onto a continental shelf with a very steep continental slope, the waves reflected from the shore can not propagate offshore and are re-reflected from the continental slope so that large water level fluctuations are induced near the shore. Liu(1986) has analyzed this phenomenon by assuming a topography which has a depth discontinuity along a semicircular offshore boundary, but his solution is erroneous. In the present paper, we correct his analytical solutions for a straight shoreline and a rectangular harbor. The corrected solution is then compared with the numerical results of the Galerkin finite element model of Jeong et al.(1998), which is based on the extended mild-slope equation.