• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.468-473
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• 2004

본 연구에서는 기존의 ㅡ자형, ㄴ자형, ㄷ자형 조파시스템이 경사진 방향으로 가동될 때 발생되는 에너지의 불연속성으로 인한 회절철상이나 구조물에서 반사된 파가 조파판에서 발생하는 재 반사 철상의 단점을 보완할 수 있도록 곡선형태의 조파판을 배치하여 수치실험을 행하였다. 조파판을 곡선형으로 배치시켜 실험 대상물에서부터 반사된 파가 가능한 조파판에 직각으로 부딪치도록 유도하였다. 편미분 격자생성기법을 도입하여 구성된 곡선형 격자망에서 Copeland(1985)의 완경사 방정식을 이용하여 수치해석 하였다. 우선, 1차원 실험영역에서 파를 생성하여 대상구조물에서 반사되어 돌아온 반사파 성분을 조파판에서 흡수하면서 입사파를 생성하는 현상을 재현하였다. 그 후, 실험영역을 2차원으로 확장시켜 조파판을 곡선형으로 배치하여 수치 실험하여 진행파와 회절파의 중첩으로 고안된 해석해와 수치 해를 비교하려다. 그 결과, 기존의 조파시스템에 비하여 에너지 불연속선에서의 회절 현상도 발생하지 않고 반사파 성분을 효율적으로 흡수하는데 효과적임을 알아냈다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.59-59
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• 2011

파랑의 전파와 변형에 대한 연구에는 수심방향으로 적분한 2차원방정식인 완경사방정식과 Boussinesq 방정식을 기반으로 한 수치모형을 이용한 연구가 최근까지 가장 활발하게 진행되어 오고 있다. 그러나 실제 구조물의 설계에는 2차원 수치모형에서 고려할 수 없는 수심방향 유속에 기인한 정확도의 문제로 인해 구조물의 형상과 재원을 설계하기 위한 정교한 수치모형실험이 어려워 주로 수리모형실험에 의존해 왔다. 수리모형실험은 실제 현상을 가장 잘 재현해낼 수 있어 신뢰성이 매우 높지만 다양한 실험을 수행하기가 어렵고 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. 이에 따라 최근 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 푸는 3차원 수치모형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이론적으로 매우 우수한 모형이긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 컴퓨터 기술이 급격한 속도로 발전하고 있어 Navier-Stokes 방정식 모형의 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 파랑변형을 다루는 수치모형실험을 수행할 때 외부조파를 사용할 경우 구조물이나 지형에 의해 반사되어 나온 파랑이 조파지점에 도달할 때 실험영역으로 재 반사되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 내부조파기법의 개발에 대한 연구가 필수적이었으며, 자유수면변위를 변수로 사용하는 모형의 경우 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔다. 한편, Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 자유수면변위를 변수로 사용하는 2차원 모형에 비해 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 기존의 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형에 사용된 연속방정식에 질량 원천항을 추가하는 내부조파기법을 도입하여 3차원 수치모형에서 고립파를 내부조파하고, 급경사에서의 고립파의 처오름 및 처내림 현상을 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 동수압 모형으로서, Two-step projection 기법을 사용하는 유한차분모형을 사용하였다. 본 수치모형은 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(spatially averaged Navier-Stokes) 방정식을 계산하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형으로, 난류 모델링을 위해 Smagorinsky LES 모형을 사용한다. 또한, 압력장의 계산을 위해 Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하였으며, 자유수면 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 수치모형실험이 전체적으로 수리모형실험에서 관측한 파랑의 처오름 및 처내림 현상을 잘 재현하고 있는 것으로 나타났으며, 정량적인 비교를 통해 수치모형의 성능을 검증하였다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.10 no.1
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• pp.81-91
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• 1996

Numerical study is carried out to make clear the wavemaking phenomena for a planning flat plate. Through the mumerical computations, some schematic wave patterns are compared with experimental results, for example, such as the bow divergent waves, triangle waves, stern divergent saves, stern cross waves. The characteristic distance of waves is found to be more inconsistent as the incidence angle increases. The comparison was mode between computations and experiments for incidence angles of 5, 10 and 15 degrees. However, a numerical difficulty is found around and behined the trailing edges for more than 20 degree.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.12 no.4_1
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• pp.137-150
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• 1992

A complete solution, exact to second-order, for wave motion forced by a hinged-wavemaker of variable-draft is presented. A solution for a piston type wavemaker is also obtained as a special case of a hinged-wavemaker. The laboratory waves generated by a plane wave board are shown to be composed of two components; viz., a Stokes second-order wave and a second-harnomic free wave which travels at a different speed. The amplitude of the second-harmonic free wave is relatively large in shallow water and decreases to less than 10% of the amplitude of the primary wave in deep water. Wavemakers with relatively deeper draft (i.e., hinged near the bottom) generate the free waves of smaller amplitude in shallow and intermediate water depths than the wavemakers with shallow draft. However, the opposite is predicted by theory in deep water.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.758-759
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• 2010

In this study, it was experimentally confirmed that the phenomenon of resonance effect of wave drag in two wavy walls. The channel had saw-tooth type of relief surfaces when supersonic gas flows into this channel. Experiment was carried out on the differential apparatus by conducting the comparative test of two nozzles (round sonic nozzle and two-dimensional nozzle with wavy walls). The two-dimensional nozzle was joined alternately with flat walls which had saw-tooth type of symmetrical and asymmetric reliefs. Two-dimensional nozzle was designed for the M=3 and profiled parabolic contour.

• Journal of Power System Engineering
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• v.16 no.5
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• pp.40-46
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• 2012

For free surface flow problem, a high-order spectral/boundary element method is adapted as an efficient numerical tool. This method is one of the most efficient numerical methods by which the nonlinear gravity waves can be simulated and hydrodynamic forces also can be calculated in time domain. In this method, the velocity potential is expressed as the sum of surface potential and body potential. Then, surface potential is solved by using the high-order spectral method and body potential is solved by using the high-order boundary element method. Using the combination of these two methods, the free surface flow problems of a submerged moving body are solved in time domain. In the present study, lifting surface theory is added to the former work to include effects of lift force. Therefore, a new formulation for the basic mathematical theory is introduced to contain the lift body in calculation.

• Journal of Korea Ship Safrty Technology Authority
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• v.6
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• pp.76-84
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• 2001

수중익선과 같은 고속선의 경우 수중익이 수면근처에 접근하면 여러형태의 파를 유기하게 되며 그에 의한 압력의 변화를 유발시킨다. 이에따라 양력이 감소하고 조파저항이 증가하다가 한계 Froude 수에 이르게 되면 파가 더이상 자신의 형태를 유지하지 못하고 부서지는 쇄파가 발생하면서 조파저항은 감소하고 그대신 쇄파저항이 급격히 증가하게 된다. 이에대한 연구의 한 방법으로 수면하에서 정속으로 움직이는 수중익에 의하여 생성되는 정상파 및 쇄파현상에 대한 연구를 회류수조에서 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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• 2006.11a
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• pp.382-385
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• 2006

A high-order spectral/boundary-element method is newly adapted as an efficient numerical tool. In this method, the velocity potential is expressed as the sum of surface potential and body potential. Then, surface potential is solved fly using the high-order spectral method and body potential is solved fly using the high-order boundary element method. Through the combination of these two methods, the wave-making problems fly a submerged sphere moving with the large amplitude oscillation are solved in time-domain. With the example calculations, nonlinear effects on free-surface profiles and hydrodynamic forces are shown and discussed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.89-89
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• 2015

항만 및 어항 구조물을 구성하는 다양한 해안구조물은 파랑의 천수효과, 굴절, 회절, 부분반사, 해저마찰, 쇄파의 영향 등을 고려해야하며 파고 및 파향 등의 해양특성의 검토가 반드시 이루어져야 한다. 실제의 해양파가 방향스펙트럼을 갖는 다방향 불규칙파라는 것은 잘 알려져 있으며, 기존의 해안구조물의 내파설계 또는 천해역의 파랑변형 검토에 있어서도 실제 해양파에 보다 가까운 다방향 불규칙파를 이용한 수리모형실험에 의해 파랑현상을 정도 높게 재현하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 실제 해양파를 정도 높게 재현할 수 있는 다방향 불규칙파 조파장치를 사용하여 구조물 전면해역에서의 파랑스펙트럼을 재현하고, 심해에서 발달된 파랑이 천해로 진행될 때 지형에 의해 발생되는 천수변형과 구조물 주위에서 나타나는 파랑변형의 현상을 고려하여 항내로 유입되는 파랑의 분포 특성을 검토하였다. 특히, 다방향 불규칙파로 인한 항내 파고분포 특성을 검토하기 위하여 동일 파랑에 대한 규칙파 및 불규칙파랑을 조파하여 그 결과를 상호 비교하였다. 아울러, 정온수역유지를 위한 월파현상을 수리적으로 재현할 수 있는 3차원 수리모형실험 수행하여 월파현상이 항내정온도에 미치는 영향을 고찰, 해석하여 항만 시설물 계획시 안정한 정박 및 이용에 대한 가능한 정온유지여부를 검토하였다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.30 no.3
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• pp.29-40
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• 1993

The fundamental characteristics of nonlinear free-surface waves generated by a shallowly submerged 3-dimensional hydrofoil are investigated. The fluid is assumed inviscid, incompressible and its motion irrotational. The surface tension on the free-surface is neglected. The hydrofoil is represented by a horseshoe vortex system whose shape is assumed fixed. Also the strengths of vortices are assumed given. The exact problem for the wave potential due to the horseshoe vortex system is formulated by the variational principle based on the classical Hamilton's principle. The localized finite element method is used in the numerical computations. In order to increase the numerical efficiency, an intermediate nonlinear-to-linear transition buffer subdomain for a smooth matching is introduced between the fully nonlinear computation subdomain and the truncated linear infinite subdomain. Also used is the modal analysis to reduce the computation tome drastically. The effect of inflow velocity, submergence depth of the hydrofoil and the shape of circulation distribution on the wave profiles are thoroughly examined. Especially it was possible to investigate the nonlinear influence of the free vortex on the free vortex. The nonlinear free-surface effect on the induced forces on the hydrofoil is also investigated.