• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.45 no.5
• /
• pp.473-480
• /
• 2012

A two-dimensional depth-integrated hydrodynamic and a depth-averaged passive scalar transport models were developed by using a Compact Finite Volume Method (CFVM) which can assure a higher order accuracy. A typical wave current interaction experimental data set was compared with the computed results by the proposed CFVM model, and resonable agreements were observed from the comparisons. One and two dimensional scalar advection tests were conducted, and very close agreements were observed with very little numerical diffusion. Finally, a turbulent mixing simulation was done in an open channel flow, and a reasonable similarity with LES data was observed.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.17 no.1
• /
• pp.1-8
• /
• 2005

For the simulation of tsunami propagation an active dispersion-correction two-dimensional finite element model has been developed based on a shallow-water wave equation. This model employs an arbitrary triangular mesh and an explicit time integration scheme. However, the physical dispersion effects as included in the Boussinesq equations can be taken into account in the computation. The validity of the dispersion-correction scheme developed in this study is verified through the comparison of numerical solutions calculated using the new scheme with analytical ones considering dispersion effect of waves. As a result, the present model is shown to be considerably accurate.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
• /
• 2017.11a
• /
• pp.64-67
• /
• 2017

화물량이나 해상관광객 유입 확대 등 항만수요의 증가에 따른 대응으로 항만을 확장하거나 신규항만을 계획하게 된다. 우리나라 어항의 경우 경관이 수려하고 청정지역으로 분류되어 개발여지가 크다. 이중 감포항의 경우도 해상을 통한 연안 화물의 운송확장과 어항의 기능에서 연안항의 여건을 갖추고 경주와 연계한 해양 관광벨트를 구성하여 친수공간 조성, 송대말 등대 컨텐츠 사업 등 해양관광의 거점으로 도약하기 위한 집중개발을 추진 중에 있어서 종합적인 관점에서 항만확장을 검토할 필요가 있다. 본 연구는 추진 중인 항만확장과 관련하여 남측 및 동측의 항만확장안에 대해 선박의 통항안전 및 계류한계파고에 대한 항만 정온도 여부를 제 3세대 수치파랑 모형인 SWAN모형과 강비선형 Boussinesq 방정식을 적용한 불규칙파 Bouss-2D 모형을 적용하여 모형간 특성을 도출한 후 현재안과 각 대안별로 파랑반응특성을 비교분석하였다. 이에 대한 결과는 각 대안별로 장래 항만확장에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2011.02a
• /
• pp.58-58
• /
• 2011

동해를 전파하는 지진해일은 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 파장에 비해 먼거리를 전파한다. 따라서 지진해일이 전파할 시 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 그러므로 동해에서 발생하는 지진해일을 수치모의 할 때는 분산효과가 충분히 고려될 수 있는 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 그러나 이를 직접 풀 경우에는 상당히 많은 시간이 소비되며 효율적이지 못하다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항을 선형 Boussinesq 방정식의 분산항과 같은 형태를 가질 수 있도록 분산보정계수를 사용하여 수치모의를 수행하였다. 하지만 이때 사용된 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 이용하여 유도된 것이므로, 실제 경사가 있는 지형을 통과할 때의 수치모의 결과는 정확하다고 할 수 없다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정으로 새로운 지배방정식을 유도하였으며, 수심변화로 인해 새로 발생하는 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 또한 수심이 변화는 지형을 통과하는 지진해일의 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용하여 가상 지진해일을 원형 천퇴지형에 통과시키는 수치모의를 수행하였다. 결과의 비교를 위한 정확해가 없으므로, 비선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 이용하여 동일한 조건으로 수치모의를 수행하였다. 수치모의 시 중심선에 4개의 가상 gage를 설치하였으며, 이를 통해 각각의 수치모의 실험에 대한 자유수면 변위를 관찰하여 비교하였다. 수치모의 결과에 대한 비교를 통하여 기존의 분산보정기법에 비해 본 연구에서 제안한 새로운 수치기법이 분산효과를 비교적 잘 반영하는 것으로 나타났으며, 비교적으로 실제 지형에 적용하였을 때 정확도 향상의 가능성이 높다고 판단하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.40-41
• /
• 2011

동해를 전파하는 지진해일은 세계적으로 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 이에 비해 먼 거리를 전파한다. 그러므로 동해에서 발생한 지진해일의 전파에 대한 해석을 수행할 때 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 따라서 지배방정식으로 분산 효과가 충분히 고려된 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항에 분산 보정계수를 이용하여 선형 Boussinesq 방정식의 물리적 분산항과 같은 형태로 나타나도록 유도하여 수치모의를 수행하였다. 그러나 기존에 사용한 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 통하여 유도된 것으로, 수심에 변화가 있는 실제 지형을 통과하는 지진해일에 대한 수치모의를 수행한 결과의 정확도에 문제가 생길 수 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 발생할 수 있는 수심 변화에 따른 오류를 개선하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정을 이용하여 지배방정식을 유도하였으며, 이로 인해 발생하는 수심 변화가 고려된 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 그리고 적용성을 높이기 위하여 수치모의 기법의 제한을 최소화하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서 제안한 수정 기법이 수심이 변화하는 지형을 전파하는 지진해일 수치모의 과정에서 경사에 대한 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용한 가상 지진해일을 원형 천퇴 지형에 통과시켰다. 본 연구에서 사용한 지형을 통과하는 Gaussian hump에 대한 해석해를 구하는 방법이 존재하지 않으므로, Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 사용하여 동일한 조건 하에서 수치모의를 수행하였다. 비교 결과를 통하여 본 연구에서 제안한 기법의 정확도 향상을 확인하게 되면, 실제 지형을 통과하는 지진해일의 수치모의에 대한 활용성을 높일 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2004.05b
• /
• pp.1450-1453
• /
• 2004

최근 4년간 한반도 근해에서는 53회 이상의 해저지진이 발생하고 있다. 지진해일은 천수효과로 인해 대규모 범람을 일으켜 많은 인명 및 재산피해를 초래할 수 있다. 그 중에서도 원자력발전소의 지진해일에 대한 안전성은 필수적으로 검증되어야한다. 본 연구에서는 Bousssinesq 방정성과 천수방정식을 이용하여 지진해일의 거동을 수치해석하며, 격자 간격과 계산 시간 간격의 세분화에 의한 누적오차를 줄이기 위해 다중격자 연결모형을 이용한다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.21 no.2
• /
• pp.108-116
• /
• 2009

The present study introduces a Legendre interpolation function which is capable of analyzing wave transformation effectively in a finite element method. A Lagrangian interpolation function has been mostly used for a finite element method with a higher-order interpolation function. Although this function has an advantage of giving an accurate result with less number of elements, simulation time increases. Calculation time can be reduced by mass lumping, whereas the accuracy of solution is lowered. In this study, we introduce a modified Lagrangian interpolation function, Legendre cardinal interpolation, which can reduce simulation time with keeping up favorable accuracy. Through various numerical simulations using a Boussinesq equations model, the superiority of the Legendre cardinal interpolation function to a Lagrangian interpolation function was shown.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.12 no.4
• /
• pp.181-189
• /
• 2000

A weakly nonlinear mild-slope equation has been derived directly from the continuity equation with the aid of the Galerkin's method. The equation is combined with the momentum equations defined at the mean water level. A single component model has also been obtained in terms of the surface displacement. The linearized form is completely identical with the time-dependent mild-slope equation proposed by Smith and Sprinks(1975). For the verification purposes of the present nonlinear model, the degenerate forms were compared with Airy(1845)'s non-dispersive nonlinear wave equation, classical Boussinesq equation, andsecond¬order permanent Stokes waves. In this study, the present nonlinear wave equations are discretized by the approximate factorization techniques so that a tridiagonal matrix solver is used for each direction. Through the comparison with physical experiments, nonlinear wave model capacity was examined and the overall agreement was obtained.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.45-49
• /
• 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 Korea Water Resources Association
• /
• v.46 no.2
• /
• pp.205-218
• /
• 2013

The likelihood of rip current at Haeundae beach according to wave parameters, such as wave height, period, direction, and tidal elevation, was estimated by using numerical simulations with a Boussinesq model, FUNWAVE. To examine the estimation, the rip current occurred on 12th June, 2011 at Haeundae beach was simulated based on observations. For the estimation, the following procedure was carried out. First, extensive numerical simulations of nearshore circulations are performed under various random sea conditions according to the wave parameters. Second, from the numerical results, cross shore components of two-wave-period averaged velocities over the nearshore area were computed, and their seawardly maximum was defined as rip current velocity of the area. Third, using time series of the rip current velocity, we computed the ratio of the simulation time and the time period in which the rip current velocity exceed a threshold velocity for rip-current accidents, and thus the ratio was quantified as the likelihood of rip current at Haeundae beach for the input wave parameters. From the resultant estimations, it was found that the rip current likelihood increases as wave height and period increase, and tidal elevation decreases.