• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.2094-2097
• /
• 2007

본 연구에서는 사석경사제의 전면부에 불투과성 수중방파제를 설치하여, 불규칙파의 반사에 대한 수치모의와 수리모형실험을 수행하였다. 수치해석 모형에는 Reynolds Averaged Navier-stokes (RANS) 방정식을 지배방정식으로 사용하였고, 난류해석을 위하여 $\kappa-\varepsilon$ 방정식을 사용하였다. 자유수면변위의 정확한 예측을 위하여 VOF 기법을 적용하였다. 수리모형실험은 한양대학교 수리실험실의 조파수로에서 수행되었다. 본 연구에서는 입사파랑으로 불규칙파를 조파하였으며, Bretsch neider-Mistuyasu 스펙트럼을 목표스펙트럼으로 하여 재현하였다. 반사율의 산정에서 입사파와 반사파를 분리하기 위하여 수치모형실험에서는 3점법을 사용하였고, 수리모형실험에서는 2점법을 사용하였다. 수치모의를 통하여 예측된 반사율과 수리모형실험에서 관측한 결과는 서로 잘 일치하였다.

• Journal of Wetlands Research
• /
• v.23 no.2
• /
• pp.107-115
• /
• 2021

In order to analyze wave propagation, tidal current, and sediment transport in the vicinity of the Gaeya open channel, it was classified into before(CASE1W) and after(CASE2W) installation of various artificial structures, and the calculation results for CASE1W and CASE2W were compared. For wave propagation, the results of incident and reflected waves were derived using the SWAN numerical model, and the tidal current velocity results were derived using the FLOW2DH numerical model for tidal current. The results of the SWAN numerical model and the FLOW2DH numerical model became the input conditions for the SEDTRAN numerical model that predicts sediment transport, and the maximum bed shear stress and suspended sediment concentration distribution near the Gaeya open channel were calculated through the SEDTRAN numerical model. As a result of the calculation of the SWAN numerical model, the wave height of CASE2W was increased by 40~50 % compared to CASE1W because the incident wave was diffracted and superimposed and the reflected wave was generated by about 7 km long northen jetty. As a result of the calculation of the FLOW2DH numerical model, According to the northen breakwater, the northen jetty and Geumrando, CASE2W was calculated 10~30 % faster than CASE1W in the tidal current of the Gaeya open channel. As a result of the calculation of the SEDTRAN numerical model, the section where the maximum bed shear stress is 1.0 N/m² or more and the suspended concentration is 80mg/L or more was widely distributed in the Gaeya open channel from the marine environment by the complex wave field(incident wave, reflected wave and tidal wave) and the installation of various artificial structures. it is believed that a sedimentation phenomenon occurred in the Gaeya open channel.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.8 no.2
• /
• pp.146-150
• /
• 1996

The waves are most important dynamical factors for the analyses of structural stability and topographical changes on coastal engineering field. However, wind-generated waves are very irregular in shape and transformed through refraction, diffraction and shoaling when they propagate into shallow water where bottom topography and water depth vary significantly. Recently, Vincent and Briggs (1989) reported hydraulic model experiments for the transformation of monochromatic and directionally-spread irregular waves passing over a submerged elliptical mound. They concluded that for the case of combined refraction-diffraction of waves by a shoal, the propagation characteristics of the irregular and equivalent regular wave conditions can be vastly different. On the irregular wave transformation have been made theoretical and numerical studies for several years. Although theoretical and laboratory studies on wave transformation have progressed considerably, field measurement and comparison of numerical results with related theories are still necessary for the prediction of the phenomena in reality. In this study, field measurement of both incident and transformed waves in Youngil Bay were made using various kinds of equipments, and numerical computations were made on the transformed frequency spectra of large waves propagating over the shoal using Chae and Jeong's (1992) elliptic model. It is shown that this model results agree very well with field data, and thus the applicability of the model is now validated.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
• /
• v.10 no.1
• /
• pp.111-117
• /
• 2010

A three-dimensional numerical model is employed to investigate wave deformation due to a submerged structure. The three-dimensional numerical model solves the spatially averaged Navier-Stokes equations for two-phase flows. The LES(large-eddy-simulation) approach is adopted to model the turbulence effect by using the Smagorinsky SGS(sub-grid scale) closure model. The two-step projection method is employed in the numerical solutions, aided by the Bi-CGSTAB technique to solve the pressure Poisson equation for the filtered pressure field. The second-order accurate VOF(volume-of-fluid) method is used to track the distorted and broken free surface. A simple linear wave is generated on a constant depth and compared with analytical solutions. The model is then applied to study wave deformation due to a submerged structure and the predicted results are compared with available laboratory measurements.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.281-281
• /
• 2017

하천에서 하도불안정(stream instability)으로 인하여 하상의 형태가 변화하고 하상파(sand wave)가 발생한다. 사련(ripple), 사구(dune) 등과 같은 하상파는 흐름저항을 유발하여 홍수시 수위를 증가시킨다. 수리실험 및 수치모형을 이용하여 사련 및 사구의 발달과정 그리고 이를 지나는 난류흐름에 대한 연구가 국외에서는 이루어지고 있지만 국내의 경우 거의 찾아보기 힘들다. 수치모형을 활용한 연구는 주로 횡방향으로 하상파가 일정하다는 가정하에 연직 2차원 수치모형을 적용하였으나 최근 컴퓨터 기술 및 수치기법의 고도화로 3차원 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 또는 LES(Large eddy simulation)를 이용한 수치모형이 개발되고 있다. 본 연구에서는 LES에 유사이송 및 하상변동 모형과 결합하여 사구발달에 대한 수치모의를 수행하였다. LES와 유사이송 및 하상변동 모형의 결합은 순간유속성분을 하상변동모형에 직접 적용되기 때문에 난류영향을 고려할 수 있는 것이 장점이다. 특히 사구의 발달에 따라 복잡한 흐름이 발생하며 3차원 와구조가 발생하므로 난류특성의 고려는 필수적이다. 수치모의는 Delft Hydraulics (Bakker et al., 1986)에서 수행한 수리실험 T39를 활용하였다. 수리실험은 길이 100 m, 폭 0.5 m 개수로에서 수행되었으며 평균유속은 0.611 m/s, 수심은 0.436 m이다. 하상파 실험에 사용된 유사입경은 0.78 mm 균일사를 사용하였다. 수치모의 조건은 수리실험과 동일하게 하였으나 계산시간의 효율을 고려하여 흐름방향의 계산영역은 4.0 m로 하고 주기경계조건(periodic boundary condition)을 부여하여 계산을 수행하였다. 수치모의 계산은 사구의 길이 및 파고가 평형상태에 이를 때까지 수행되었다. 수치모의 통해 사구발달에 따른 흐름 및 하상변동 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.550-554
• /
• 2009

본 연구에서는 댐 붕괴시 발생하는 홍수파가 건물군으로 이루어진 가상의 도시지역을 관통하면서 이동될 경우 시간에 따라 변화되는 특성을 수치적으로 분석하였다. 분석에 적용된 수치모형은 2차원 유한체적법과 불연속 흐름을 모의하기 위해 시간과 공간상으로 1차 정확도를 가진 HLLC 기법을 적용한 모형이다. 본 연구에서 적용된 가상의 도시지역은 Soares-Frazao와 Zech(2008)에 의해 수행된 수리모형실험에 근거하여 세 가지 case에 대해 구성하였다. 첫 번째 case(Case 1)는 25개의 건물로 구성된 정방형의 도시지역이 흐름에 직각으로 배열되어 있는 경우이며, 두 번째와 세 번째 case는 각각 흐름에 대해 $22.5^{\circ}$(Case 2)와 $45^{\circ}$(Case 3)로 경사진 경우이다. 세 경우에 대해 시간에 따른 홍수파의 변화양상을 수치적으로 분석하였으며, 첫 번째와 두번째 case에 대해 모의된 수위변화결과를 수리모형실험결과와 비교하여 모형의 적용성을 검증하였다. 검증결과 수치모형을 통해 계산된 수위변화는 수리모형실험결과와 비교적 일치하는 결과를 얻었다. 또한 본 연구에서는 도시지역의 조도계수(Manning계수: 0.01,015,$0.025sm^{-1/3}$)와 비구조적 격자시스템을 구성하는 격자수(T1: 19759개 요소, T2: 193859)에 따른 홍수파의 변화양상을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
• /
• 1992.08a
• /
• pp.72-76
• /
• 1992

평면파 수치모형 해석시 가상경계에 평행한 입사각을 갖거나, 다방향의 입사파가 가상경계로 동시에 입사되는 경우에는 무처리 시 수치 반사가 발생되므로 해에 악영향을 미친다. 따라서 이러한 경우에 대해 가상경계에서 파랑 Energy 투명하게 통과시키는 고차원 무반사 경계조건에 대해 연구하였다. 이들 조건식의 수학적 안정성을 분석하기 위해 phperbolic system에서 normal-mode 분석을 수행하였다. 1차 및 2차의 고차원 무반사 경계조건을 Galerkin 가중잔차법을 이용 유한요소 모형에 적용하였으며 이들에 대한 특성을 시험하기 위해 수치실험을 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.1-5
• /
• 2010

1982년 10월 21일 스페인에서 발생한 Tous 댐 붕괴 시 발생한 유출로 인하여 댐에서 5km 하류에 위치한 도시지역을 홍수파가 관통하면서 시간에 따라 변화되는 홍수파의 특성을 수치모형을 이용하여 분석하였다. 분석에 적용된 수치모형은 비구조적 2차원 유한체적법과 불연속 흐름을 모의하기 위해 시간과 공간상으로 1차 정확도를 가진 HLLC 기법을 적용한 모형이다. 본 연구에서는 도시지역의 침수현상을 두 가지 Case에 대해 구성하였으며, 모의결과를 침수흔적 자료 및 기존의 수치모의 결과와 비교하였다. 첫 번째 Case는 Mulet and Alcrudo(2004)에 의한 수치모의결과와의 비교를 통해 모형의 적용성 검증을 하였으며, 두 번째 Case는 도시 지역에서의 건물 투수여부에 따라 변화되는 홍수파의 흐름특성 및 지점별 최대 침수심을 모의하였을 경우이다. Case 1에서 모형의 검증결과 수치모형을 통해 계산된 지점별 수심변화는 비교적 잘 일치하는 결과를 얻었으며, Case 2의 경우 지점별 수심은 Case 1에 비해 다소 과소산정 되는 경향을 나타내었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.570-576
• /
• 2007

수중천퇴가 있는 지형을 통과하며 변형하는 파랑을 실험한 Vincent와 Briggs (1989)의 실험조건을 수치모의하여 파랑과 흐름의 상호작용 효과를 연구하였다. SHORECIRC 흐름모형을 결합한 파랑모형 REF/DIF 1과 SWAN, 그리고 파랑과 흐름을 동시에 수치모의 할 수 있는 FUNWAVE를 이용하여 수중천퇴상을 통과하며 변형하고 또 다시 수중천퇴상에서 발생한 쇄파에 의해 발생된 쇄파류에 의해 변형하는 규칙파를 수치모의하였다. 수중천퇴상에서 쇄파가 발생할 때 잉여파응력의 급격한 변화에 따른 강한 유사제트류가 발생하고, 이 흐름은 수중천퇴후면의 파집중현상을 방해하여 파랑을 천퇴중심축으로부터 바깥쪽으로 굴절시켜, 파고를 상대적으로 감소시키는 역할을 한다. 이러한 역학은 실험결과와 본 연구의 수치모의를 통해 확인할 수 있었고, 이는 파랑쇄파류의 파랑변형에 미치는 역할의 중요성을 확인시켜주는 것이다. 규칙파 모의에 한계가 있는 SWAN과 규칙파 특성상 강하게 나타나는 중복파의 잉여파응력계산에 한계가 있는 REF/DIF 1과 달리 FUNWAVE를 이용한 수치모의는 실험결과와 완벽히 일치하였으며, 수중천퇴 후면에 발생하는 쇄파류와 쇄파류에 의한 쌍 vortex의 발달과정을 잘 보여 주었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
• /
• 2007.12a
• /
• pp.127-128
• /
• 2007

파랑이 외해로부터 연안으로 내습하면서 발생되는 파랑 변형, 즉, 굴절, 회절, 천수 그리고 쇄파 동에 의한 변형을 일으킨다. 이러한 파랑변형을 일으키는 주된 물리적 인자는 수심의 변화이지만 태풍과 같은 강한 바람이 부는 해역에서는 바람인자를 반드시 고려해야만 한다. 본 연구에서는 바람효과가 고려된, 에너지 스펙트럼 모형 (SWAN; Simulating WAve Nearshore) 을 이용한 수치실험을 수행하였다. 그리고 해석해 및 Karlsson 모형에 대한 수치 해와 비교를 통해 모델의 검증을 실시하였다. 또한 부산항 설 해역을 대상으로 태풍 매미 내습 시 입사 파랑 조건을 적용하였으며 실제 관측 치와 바람효과의 유무에 따른 수치 계산치를 비교한 결과, 바람효과를 고려한 계산결과가 실제 관측치와의 양호한 일치를 나타내었다.