• 제목/요약/키워드: Boussinesq Equation

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약비선형 파랑 모형의 수립 및 수치모의 (Development of Weakly Nonlinear Wave Model and Its Numerical Simulation)

  • 이정렬;박찬성
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.181-189
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    • 2000
  • 약비선형 완경사 방정식이 Galerkin 방법에 의하여 연속방정식으로부터 직접 유도되었으며 평균수면에서의 유속으로 표현된 운동방정식과 함께 사용된다. 두 방정식으로부터 수면변위 하나의 함수로 표현된 수식이 또한 유도되었으며 선형형은 Smith and Sprinks(1975)에 의하여 제안된 식과 일치하였고 천해, 천이영역, 심해 조건에 대하여 각각 Airy(1845), Boussinesq. Stokes의 2차 파랑과 비교되었다. 본 연구에서 유도된 비선형 파랑 방정식은 각 방향에 대하여 tridiagonal matrix를 얻기 위하여 근사적인 인수분해법으로 차분된다. 실험을 통하여 수립된 비선형 파랑 모형의 재현 능력을 검토하였으며 대체로 만족스러운 결과를 얻었다.

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지진해일 해석을 위한 실용적인 기법의 적용 - 부산 신항만 지역 (Application of Practical Scheme for Analysis of Tsunamis - Busan New Port Area)

  • 최문규;조용식
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 한국방재학회 2007년도 정기총회 및 학술발표대회
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    • pp.395-398
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    • 2007
  • In this study, new dispersion-correction terms are added to leap-frog finite difference scheme for the linear shallow-water equations with the purpose of considering the dispersion effects of the linear Boussinesq equations for the propagation of tsunamis. The new model is applied to near Gadeok island in Pusan about The Central East Sea Tsunami in 1983 and The Hokkaldo Nansei Oki Earthquake Tsunami in 1993 one simulated in the study.

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${\sigma}$-좌표계 기반의 혼합 모형과 Boussinesq Equations 모형의 연계 (A Sigma-Coordinate Scalar Transport Model Coupled with Boussinesq Equations)

  • 김대홍;패트릭 라이��
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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    • pp.218-222
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    • 2010
  • 본 연구에서는 ${\sigma}$-좌표계를 기반으로 하는 3차원의 이송확산 모형과 depth-integrated eddy simulation 모형을 결합한 효율적인 3차원 근역 (near-field) 해석모형을 제시하였다. 흐름 모형은 Boussinesq-type equations과 stochastic backscatter model을 기본으로 하고 있다. 이 흐름 모형은 수면의 변화와 바닥으로부터 발생하는 전단력과 파랑의 유동으로부터 발행하는 수심방향의 유속분포를 예측할 수 있다. 이와 같은 흐름 정보를 3차원 ${\sigma}$-좌표계의 이송확산모형에 제공하고 scalar의 이송과 확산에 대한 거동을 계산한다. 기본적인 이송과 이송-확산에 대한 검증 및 개수로에서 정량적 검증과 정성적 검증을 수행하였다. 전반적으로 타당한 결과가 도출되어 모형의 적합성이 있음을 확인하였다.

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FUNWAVE-TVD 모델을 이용한 경사구조물의 월파량 산정 (Estimate of Wave Overtopping Rate on Armoured Slope Structures Using FUNWAVE-TVD Model)

  • 곽문수
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제36권1호
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    • pp.11-19
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    • 2024
  • 본 연구에서는 완전비선형 Boussinesq 방정식을 사용한 FUNWAVE-TVD 모델에 경사구조물의 월파 계산이 가능하도록 EurOtop(2018)의 경험식을 추가하여 프로그램을 수정하였다. 수정된 수치 모형은 경사제에 대한 CLASH data 및 수리모형실험 자료와 비교하여 그 타당성이 검증되었다. 본 모형은 피복 블록의 조도계수 차이에 따른 월파량의 변화를 정확히 재현하였고, 상대여유고 증가에 따른 월파량의 감소율을 잘 재현하였다. 경사제의 월파량은 피복 블록의 배치 상태에 따라서 큰 차이를 보였다. Tetrapods를 정적(regular positioning)으로 배치한 경우는 난적(random positioning)으로 배치한 경우보다 월파량이 크게 증가하였고 Rocks로 배치했을 때와 일치하였다. 한편, Rocks를 1열로 배치한 경우는 2열로 배치한 경우보다 월파량이 커졌으며 이는 구조물 표면의 조도와 투수성의 영향 때문으로 판단된다.

Shelf 지형에서 불규칙파의 쇄파실험 및 수치해석 (Experimental and Numerical Analyses for Irregular Wave Breaking over a Shelf Region)

  • 이종인;김영택
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제46권5호
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    • pp.491-504
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    • 2013
  • 본 연구에서는 shelf 지형을 대상으로 불규칙파를 적용한 2차원 쇄파변형 수리실험과 Boussinesq형 방정식을 이용한 수치해석을 수행하였다. 유의파고, 유의파봉고, 유의파곡고, 평균수위 및 안정파고와 같은 쇄파특성을 수리실험자료로부터 분석하였고, 실험결과와 Boussinesq형 방정식의 해석결과를 비교하였으며, 두 결과는 비교적 잘 일치하였다. 일정수심상에서의 불규칙파의 쇄파후 안정파고는 수심의 약 0.56배로 분석되었다.

지진해일 전파모의를 위한 실용적인 분산보정기법의 개발 (Development of Practical Dispersion-Correction Scheme for Propagation of Tsunamis)

  • 손대희;조용식;하태민;김성민
    • 대한토목학회논문집
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    • 제26권5B호
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    • pp.551-555
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    • 2006
  • 본 연구에서는 지진해일의 전파과정을 모의함에 있어 분산을 보다 정확하게 고려하기 위하여 선형 천수방정식을 leap-frog 기법으로 차분화한 후 분산보정항을 추가하여 실질적으로 선형 Boussinesq 방정식과 같은 정도로 분산효과를 고려할 수 있게 하였다. 기법의 정확성을 검증하기 위하여 Gauss 분포의 초기 수면변위를 갖는 문제에 적용하여 해석해와 비교하였고, 그 결과 본 연구에서 개발한 기법이 기존의 기법에 비해서 정확한 결과를 제공하였다.

A New FFT Technique for the Analysis of Contact Pressure and Subsurface Stress in a Semi-Infinite Solid

  • Cho, Yong-Joo;Koo, Young-Pil;Kim, Tae-Wan
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • 제14권3호
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    • pp.331-337
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    • 2000
  • A numerical procedure for contact analysis and calculating subsurface stress was developed. The procedure takes the advantage of signal processing technique in frequency domain to achieve shorter computing time. Boussinesq's equation was adopted as a response function in contact analysis. The validity of this procedure was proved by comparing the numerical results with the exact solutions. The fastness of this procedure was also compared with other algorithm.

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방파제 주위에서의 비선형 회절 현상에 대한 고색 (On the Study of Nonlinear Wave Diffraction by the Breakwaters)

  • 조일형;김장환
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제5권4호
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    • pp.350-356
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    • 1993
  • 본 연구에서는 천수역 비선형 방정식인 Boussinesq 방정식을 방파제에 의한 산란문제에 적용하였다. 방파제에 의한 파랑변형을 수치계산하기 위하여 경계치문제는 유한요소법을 사용하였고 시간에 따른 진행은 Runge-Kutta 방법을 사용하였다. 수치모델로 2차원 수로에 입사파의 진행방향과 수직으로 방파제가 놓여있는 경우를 생각하였으며 방파제의 길이와 두께변화에 따른 파랑변형에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 후류 경계면이 막혀있는 경우와 열려있는 경우를 고려하였으며 선형결과와 비선형결과의 차이를 살펴보았다.

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투수층의 흐름을 고려한 투수성 구조물의 파랑변형에 관한 수치적 해석 (A Numerical Study of Wave Transformation on a Permeable Structure Considering Porous Media Flow)

  • 김인철
    • 한국해양공학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.35-40
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    • 2006
  • In recent years, there's been strong demand for seawalls that havea gentle slope and permeability that serveswater affinity and disaster prevention from wave attack. The aim of this study is to examine wave transformation, including wave run-up that propagates on the coastal structures. A numerical model based on the weak nonlinear dispersive Boussinesq equation, together with the unsteady nonlinear Darcy law for fluid motion in permeable layer, is developed. The applicability of this numerical model is examined through Deguchi and Moriwaki's hydraulic model test on the permeable slopes. From this study, it is found that the proposed numerical model can predict wave transformation and run-up on the gentle slope with a permeable layer, but can't show accurate results for slopes steeper than about 1:10.

MODIFIED DECOMPOSITION METHOD FOR SOLVING INITIAL AND BOUNDARY VALUE PROBLEMS USING PADE APPROXIMANTS

  • Noor, Muhammad Aslam;Noor, Khalida Inayat;Mohyud-Din, Syed Tauseef;Shaikh, Noor Ahmed
    • Journal of applied mathematics & informatics
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    • 제27권5_6호
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    • pp.1265-1277
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    • 2009
  • In this paper, we apply a new decomposition method for solving initial and boundary value problems, which is due to Noor and Noor [18]. The analytical results are calculated in terms of convergent series with easily computable components. The diagonal Pade approximants are applied to make the work more concise and for the better understanding of the solution behavior. The proposed technique is tested on boundary layer problem; Thomas-Fermi, Blasius and sixth-order singularly perturbed Boussinesq equations. Numerical results reveal the complete reliability of the suggested scheme. This new decomposition method can be viewed as an alternative of Adomian decomposition method and homotopy perturbation methods.

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