• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.45-49
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• 2011

본 연구에서는 일본 전력중앙연구소에서 수행된 wave fission 수리모형실험 자료를 토대로 일차원 FUNWAVE 수치모형을 이용하여 wave fission 현상을 재현하는 수치모의를 수행하였다. FUNWAVE 수치모형은 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하고 있으며 파의 분산효과와 비선형 효과를 고려할 수 있는 수치모형이다. 따라서 wave fission의 주된 발생원인인 분산효과와 비선형효과에 대한 고려를 통해 수치모의 결과는 수리모형실험의 관측치와 상당히 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 또한, 본 연구에서는 추가적으로 해수의 흐름이 존재하는 경우를 가정하고 수로 내 일정한 유량의 흐름을 추가하여 wave fission 일차원 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 파의 진행방향과 반대방향으로 흐름이 존재하는 경우 wave fission으로 인한 수면변위의 크기가 상대적으로 증가함을 확인할 수 있었으며 반대로 파의 진행방향과 동일한 방향으로 흐름이 존재하는 경우 wave fission으로 인한 수면변위의 크기가 상대적으로 감소함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.19 no.6
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• pp.565-573
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• 2007

The effect of wave and current interactions on irregular wave transformation over a submerged elliptic shoal is investigated based on numerical simulations of the Vincent and Briggs experiment [Vincent, C.L., Briggs, M.J., 1989. Refraction-diffraction of irregular waves over a mound. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, 115(2), pp. 269-284]. The numerical simulations are conducted by a combination of REF/DIF S(a wave model) and SHORECIRC(a current model) and a time dependent phase-resolving wavecurrent model, FUNWAVE. In the simulations, the breaking-induced currents defocus waves behind the shoal and bring on a wave shadow zone that shows relatively low wave height distributions. The computed results of the combined model system agree better with the measurements than the computed results obtained by neglecting wave-current interaction do. In addition, the results of FUNWAVE show a good agreement with the measurements. The agreement indicates that it is necessary to take into account the effect of breaking-induced current on wave refraction when wave-breaking occurs over a submerged shoal.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.281-281
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• 2019

수리모형실험은 수로 내에서 장시간 파랑을 발생시킬 경우, 수로 내에 반사 파랑의 성분이 누적될 수 있어 상당한 계측 오차를 발생시킬 우려가 있어 수리모형실험 결과의 검증이 필요하다. 일반적으로 수리모형실험 결과의 검증을 위해서는 동일 실험을 무수히 반복하여 불확실성을 제거하거나 다양한 수리실험실에서 수리모형실험을 수행하고 결과를 분석하여 불확실성을 제거할 수 있다. 그러나 이는 엄청난 시간과 노력은 물론 막대한 실험비용이 소요되기 때문에 경제적으로 효용성이 매우 낮아 현실적으로 수행이 어렵다. 이에 비해 수치모형실험은 상대적으로 저렴한 비용으로 수행할 수 있으며, 다수의 실험을 수행하지 않아도 불확실성을 제거할 수 있어 수리모형실험의 검증에 효율적이다. 일반적으로 난류 거동을 동반하는 복잡한 구조물 주변의 흐름 해석에는 3차원 CFD 모형이 필요하다. 특히, 병렬연산이 가능한 CFD 모형을 활용하면 수리모형실험에서도 재현이 쉽지 않은 다양한 조건에 따른 복잡한 흐름을 해석할 수 있어 효용성이 점점 증가하고 있다. 그러나 복잡한 구조물이 존재하게 되면 구조물에 재현에 막대한 격자구조가 필요하여 현실적으로 적용이 쉽지 않다. 이에 대한 대안으로 복잡한 구조물을 비교적 큰 격자에서 재현할 수 있는 가상경계법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가상경계법은 Navier-Stokes 방정식에서 유체 내에 존재하는 고체를 모멘텀 이론으로 대체하여 고려하는 기법으로 수치모델링 수행 시 매질을 유체만으로 구성할 수 있어 안정적으로 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 과업에서는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있는 3차원 CFD 모형인 OpenFOAM®기반으로 파랑해석에 필요한 경계조건을 계산할 수 있는 olaFlow를 활용하여 복잡한 구조물을 지나는 파랑해석을 수행하기 위해 가상경계법을 olaFlow에 도입한 수치 알고리즘을 개발하였다. 개발한 수치알고리즘을 활용하여 복잡한 구조를 수치모델에서 재현하였으며, 수치모델에 적용된 수치 알고리즘의 안정성에 대해 고찰하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.23 no.5
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• pp.335-344
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• 2011

A curvilinear non-hydrostatic free surface model is developed to investigate nonlinear wave interactions in a circular channel. The proposed model solves the unsteady Navier-Stokes equations in a three-dimensional domain with a pressure correction method, which is one of fractional step methods. A hybrid staggered-grid layout in the vertical direction is implemented, which renders relatively simple resulting pressure equation as well as free surface closure. Numerical accuracy with respect to wave nonlinearity is tested against the fifth-order Stokes solution in a two-dimensional numerical wave tank. Numerical applications center on the evolution of nonlinear waves including diffraction and reflection affected by the curvature of side wall in a circular channel comparing with linear waves. Except for a highly nonlinear bichrmatic wave, the model's results are in good agreement with superimposed analytical solution that neglects nonlinear effects. Through the numerical simulation of the highly nonlinear bichramatic wave, the model shows its capability to investigate the evolution of nonlinear wave groups in a circular channel.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.18 no.4
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• pp.360-371
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• 2006

In order to calculate waves propagating into the shallow water region, a generalized parabolic approximate model is presented. The model is derived from the modified mild slope equation and includes all the existing parabolic models presented in the paper. Numerical results are presented in comparison to laboratory data of Berkhoff et al.(1982). The existing parabolic model shows almost same accuracy against the modified parabolic model and both results of models stand in closer agreement to the laboratory data. Therefore the existing parabolic model based on mild slope equation is a useful tool to compute shallow water waves which turns out to be more fast and stable in computational aspect.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.109-109
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• 2019

본 연구에서는 강우-유출 과정 모의를 위한 GPU 기반 확산파 모형을 개발하였다. 확산파 방정식을 풀기위한 수치기법으로는 유한체적법을 이용하였으며, van Leer TVD limiter를 적용한 MUSCL 기법을 이용하여 각 셀의 인터페이스의 물리적 성질을 재구성하여 구하였다. 또한, 침투를 고려하기 위하여 Horton 침투 모형을 이용하였다. 개발된 모형을 이용하여 1D single overland plane과 2D V-shaped overland에서 강우-유출 과정을 모의실험을 하였으며, 각각 해석해와 dynamic wave model을 이용하여 계산된 수치 결과와 비교하여 본 모형의 정확성을 검증하였다. 또한, 1D와 2D의 기복이 심한 지형에 적용하여 강우-유출과정이 본 모형을 통하여 물리적으로 타당한 해석이 가능함을 검증하였다. 마지막으로 복잡한 실제 지형에 적용하였으며, 측정값과의 비교를 통하여 실제 유역에서의 확산파 모형의 적정성을 검증하였다. 또한, 본 연구에서는 NVIDIA사의 GPU인 Geforce GTX 1050과 GPU의 병렬 연산 처리 능력을 활용할 수 있는 NVIDIA사의 CUDA-Fortran을 이용하여 GPU 기반 확산파 모형을 개발하였다. PC windows에서 CPU(Intel i7, 4.70 GHz) 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 계산속도 성능을 비교한 결과, 격자 간격이 증가할수록 CPU 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 연산 효율이 증가하였으며, 격자 간격이 $3200{\times}3200$일 때, CPU 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 연산 효율이 최대 약 150배 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 1993.07a
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• pp.29-33
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• 1993

이제까지 천해역에서의 파랑변형을 계산하는 여러가지 수치모형이 제안되어 있다. 그 가운데 Berkhoff(1972)가 유도한 완경사방정식을 수치계산이 쉽고, 쇄파감쇠 및 반사의 고려가 용이한 형태로 개량한 환산·경도(1985)의 시간의존 쌍곡선형 완경사방정식은 널리 이용되고 있다. 계산대상영역에 파가 비스듬하게 입사하는 경우, 외해측 경계뿐만 아니라, 파가 입사하는 측의 측방경계도 입사경계가 될 수 있다. (중략)

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.5
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• pp.487-493
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• 1997

The maximum run-up heights of single waves are investigated in this study. A boundary intergral equation model is used to calculate the maximum urn-up heights of both solitary and N-waves. The effect of the bottom friction is considered in the model through a boundary layer theory. The calculated run-up heights are compared with available laboratory measurements, and other numerical and approximate analytical solutions. They are in good agreement.

• Water for future
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• v.28 no.6
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• pp.159-168
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• 1995

The run-up and the evolution of solitary waves on steep beaches are investigated by using a two-dimensional boundary integral equation model. The model is first used to compute the run-up heights of solitary waves on a relatively mind slope. The model is verified by comparing the computed numerical solutions with available experimental data, other numerical solutions and approximated analytical solutions. The agreement between the present numerical solutions and the other data is found to be excellent. The model is then applied to the calculation of run-up heights on very steep slopes. As far as the maximum run-up of solitary waves is concerned, the boundary integral equation model provides reasonable and reliable solutions. Finally, the evolution on steep beaches is also examined and the obtained wave heights are compared with those calculated from the Green's law.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.6 no.4
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• pp.353-363
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• 1994

In order to give a useful guide for engineering applications on numerical models based on nonlinear stream function wave theory. collocation method and least squares method are directly compared input parameters of the revised Dean's Table (Chaplin, 1980). Two models ive both accurate and almost same results for all the cases except very long or nearly breaking waves. Overall comparison seems to favor the least squares method for general use.