• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.675-678
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• 2008

The effect of wave and current interactions on jet-like current flowing against waves was investigated based on numerical simulations. The numerical simulations are conducted by a combined model system of REF/DIF(a wave model) plus SHORECIRC(a current model) and a Boussinesq equation model, FUNWAVE. In the simulations, regular and irregular waves refracted due to the jet-like opposing current were focused along the core region of current, and the jet-like current was earlier spreaded when the waves had larger wave heights. The numerical results show that the rapid change of wave height distribution in transverse direction near current inlet plays a significant role to spread the jet-like current. In other words, the gradients of radiation stress forcing in transverse direction have a more significant effect on the jet-like current than its relatively small gradients forcing in flowing direction, which tend to accelerate the current, do. In conclusion, it is indispensible to take into account the interaction effect of wave transformation and current characteristics when waves meet the opposing jet-like current such as river mouth.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.28-39
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• 2019

해빈 안정화를 위한 구조물 설계 시 주 표사이송 모드와 모드별 년 표사 이송량에 관한 정보는 상당한 공학적 가치를 지닌다. 이러한 시각에서 본고에서는 현재 상당한 침식이 진행되고 있는 맹방해변의 년 표사 이송량을 산출하였다. 횡단표사의 경우 Bagnold(1963)의 에너지 모형을 확장한 Bailard(1981)의 모형을 활용하였으며, 연안 표사량은 각 해안에서 가용한 파랑에너지 유입률에 의해 결과 되는 것으로 해석하였다. Bailard(1981)의 횡단표사모형 적용에 필요한 유속 적률은 먼저 맹방해변에서 관측된 파랑자료로부터 출현 가능한 총 71개의 파랑주기 복합사상을 선정하고, 선정된 복합사상을 대상으로 수행된 맹방해변에서의 비선형 천수과정 수치모의 결과로부터 산출하였다. 이 과정에서 파랑모형으로는 주파수 영역 Boussinesq Eq.(Frelich and Guza, 1984)을 활용하였으며, 모의결과 Bailard(1981)의 연구와는 달리 유속 적률과 Irribaren NO. 간에 존재하는 뚜렷한 상관관계를 확인할 수 있었다. 산출 결과 맹방해변 평균 방위 ${\beta}=41.6^{\circ}$의 경우 북서진하는 연안표사가 우월하며 그 양은 년 $125,000m^3/m$에 달하였다. 북서진하는 연안표사와 남동진하는 연안표사가 균형을 이루는 null point는 ${\beta}=47^{\circ}$에 위치하며, 횡단표사의 경우 4월부터 10월 중순까지는 연안방향으로의 퇴적이 점진적으로 진행되나 10월 말과 삼월에 단발적으로 발생하는 고파랑에 의해 침식되는 것으로 판단된다. 또한 맹방해변의 연안표사 장미도(littoral drift rose)를 산출하였으며, 그 결과 맹방해변의 방위가 일시적으로 null point의 방위보다 큰 경우 남동진하는 연안표사가 우월하며, 방위가 일시적으로 null point의 방위보다 작은 경우 북서진하는 연안표사가 우월한 경향을 확인하였으며, 이는 맹방해변은 일시적으로 침식되더라도 스스로 복원할 수 있는 능력을 지닌 안정적인 해변임을 의미한다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.128-134
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• 2003

Numerical study on interactions of waves and currents has considerable practical interests in coastal and ocean engineering. And wave-current interactions strongly influence wave characteristics, current profiles, and forces on offshore structures. Presence of currents affects wave properties such as wave height and wave profiles. Furthermore, in case of the irregular waves, it is more complicated problem. The propose of present study, using the one-dimensional wave-current numerical model is based on the extended Boussinesq equation(Madsen, 1991) and an alternative form of wave-current dispersion relation(Mohiuddin, 1999, 2000) including wave action concept, is to simulate wave propagation in a current field including the irregular waves and discuss applicability of the model in a wave-current field.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권6호
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• pp.545-555
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• 2012

컴퓨터 기술의 발달과 더불어 수치해석을 이용한 파랑변형에 대한 연구는 꾸준히 발전하고 있으며 점점 중요한 역할을 수행하고 있다. 하지만 수치모형을 이용한 연구에는 다양한 문제점이 발생할 우려가 있는데, 그 중 가장 빈번하게 발생하는 문제 중의 하나가 파랑의 조파지점에서 발생하는 수치수조내로의 재반사 문제이다. 재반사를 막기 위한 방법으로는 내부조파 기법을 이용하는 것이 일반적이다. Navier-Stokes 방정식 모형에서는 질량 원천항을 이용한 내부조파 기법을 주로 사용해 왔으나, 기존의 연구는 대부분 연직 2차원 수치모형을 이용한 연구에 국한되어 있었다. 그러나 3차원 수치모형을 이용한 연구가 점차 활발해지면서 3차원 Navier-Stokes 방정식 모형의 내부조파 기법에 대한 필요성이 증대되고 있다. 최근 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 방정식 모형에서 Boussinesq 방정식의 운동량 원천항을 활용하여 파랑을 내부조파하는 기법이 발표되어 3차원 공간에서 경사지게 입사하는 파랑을 성공적으로 재현하였다. 본 연구에서는 LES(large eddy simulation) 기반의 3차원 Navier-Stokes 방정식 수치모형에 운동량 원천항을 이용한 내부조파 기법을 적용하여 목표파랑을 조파하고 해석해와 비교하여 이를 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4B호
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• pp.243-251
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• 2012

국립해양조사원의 해운대 부이로 부터 관측된 자료와 CCTV 영상자료를 분석하고 수치실험을 수행하여 해운대 해변에서 발생하는 이안류의 특성을 연구하였다. CCTV 영상자료를 분석한 결과로 부터 이안류가 발생할 때 규칙파에 가깝고 진행방향이 약간 다른 파랑이 중첩되어 입사되고 있는 것을 관찰할 수 있었으며, 부이 관측자료의 웨이브릿 분석으로부터 한 주기에 파랑에너지가 집중된 협대역 스펙트럼을 확인할 수 있었다. 이로부터 이미 알려진 이안류 발생 메커니즘가운데 하나인 벌집구조의 절점선 영역을 통한 이안류의 발생이 해운대 이안류의 주요한 발생 메커니즘임을 추론할 수 있었다. 이러한 이안류 발생 메커니즘은 다음과 같이 설명할 수 있다. 진행방향이 약간 다른 규칙파가 해안으로 전파될 때 서로 중첩되어 비선형 상호작용으로 파봉선이 벌집구조 형상으로 변형된다. 여기서, 파고가 영(zero)인 절점선이 해안선에서 외해방향으로 발달하게 된다. 파고가 상대적으로 작은 이 절점선 영역을 향하여 연안류의 질량수송이 집중되며 일시에 외해로 이안류를 발생시키게 된다. 벌집구조 파봉형상 입사파에 의한 이안류 발생을 재현하기 위해 완전 비선형 Boussinesq 방정식 모형을 이용해 수치모의를 수행하였다. 이 수치모의로부터 진행방향이 서로 다르므로, 그리고 일방향 파랑이 수중천퇴에 의하여 변형되므로 발생된 벌집구조 현상에 의하여 이안류가 잘 발생함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.546-550
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• 2010

흐름과 장파에 의하여 발생되는 난류의 subgrid scale mixing effects를 고려할 수 있는 수심적분형 모형(depth-integrated model)을 제시하였다. 완전비선형의 수심적분형 모형은 약분산(weakly dispersive) 환경에서 흐름의 회전성(rotational)을 고려하도록 perturbation approach를 이용하여 유도되었다. 동일한 방법을 이용하여 수심적분형 이송확산방정식(depth-integrated scalar transport equation)을 유도하였다. 방정식은 4차정확도의 유한체적기법을 이용하여 해석하였으며, 다양한 혼합양상을 보이는 흐름에 대한 수치모의를 수행하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.382-390
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• 2015

본 연구에서는 SWASH 모형을 이용하여 계절별 이상파랑에 의한 해운대 해수욕장에서 불규칙파의 파랑 변형 및 해빈류 특성을 분석하였다. 개경계에서 불규칙파는 JONSWAP 스펙트럼을 적용하였다. 입사파 조건은 국립해양조사원에서 제공하는 2014년 파랑관측자료를 바탕으로 계절별 대표파를 선정하였다. SWASH에 의한 계절별 해빈류 계산결과는 현장조사 결과와 비교 검토하였다. 하계의 경우 S 계열의 파랑이 지배적이며 동백섬측에서 미포측으로 연안류가 지배적으로 발생하였고 해운대 해수욕장 중앙부근에서는 이안류가 발생하였다. 동계의 경우 ESE 계열의 파랑이 지배적이며 해운대 해수욕장 중앙부근에서 각각 동백섬측과 미포측으로 향하는 연안류가 발생하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제1권2호
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• pp.105.2-117
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• 1992

The formation mechanism of the vortex streets in the lee of the mountain Is Investigated by a three-dimensional numerical model. The model is based upon the hydrostatic Boussinesq equations in which the vertical turbulent momentum flux is estimated by a turbulence parameterization scheme, but the horizontal viscosity is assumed to be constant. The results show that Karman vortex streets can form even without surface friction in a constant ambient flow with uniform stratification. The vortex formation is related to breaking of the mountain wave, which depends on the Froude number (Fr). In the case of a three-dimensional bell-shaped mountain, the wave breaking occurs when Fr is less than about 0.8, while a barman vortex forms when Fr is less than about 0.22. Vortex formation also depends on Reynolds number, which is estimated from the horizontal diffusivity. The vortex formation can be explained by the wave saturation theory given by Lindzen (1981) with some modification. Simulations in this study show that in the case of Karman vortex formation the momentum flux in the lower level is much larger than the saturated momentum flux, whereas it is almost equal to the saturated momentum at the upper levels as expected from the saturation theory. As a result, large flux divergence is produced in the lower layer, the mean flow is decelerated behind the mountain, and the horizontal wind shear forms between unmodified ambient wind. The momentum exchange between the mean flow and the mountain wave is produced by the turbulence within a breaking wave. From the result, well developed vortices like Karman vortex can be formed. . The results of the momentum budget calculated by the hydrostatic model are almost the same as nonhydrostatic results as long as horizontal scale of the mountain is 10 km. A well developed barman vortex similar to the hydrostatic one was simulated in the nonhydrostatic case. Therefore, we conclude that the hydrostatic assumption is adequate to investigate the origin of the Km8n vortex from the viewpoint of wave breaking.

• Environmental Sciences Bulletin of The Korean Environmental Sciences Society
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• 제1권2호
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• pp.105-117
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• 1997

The formation mechanism of the vortex streets in the lee of the mountain is investigated by a three-dimensional numerical model. The model is based upon the hydrostatic Boussinesq equations in which the vertical turbulent momentum flux is estimated by a turbulence parameterization scheme, but the horizontal viscosity is assumed to be constant. The results show that Karman vortex streets can form even without surface friction in a constant ambient flow with uniform stratification. The vortex formation is related to breaking of the mountain wave, which depends on the Froude number (Fr). In the case of a three-dimensional bell-shaped mountain, the wave breaking occurs when Fr is less than about 0.8, while a Karman vortex forms when Fr is less than about 0.22. Vortex formation also depends on Reynolds number, which is estimated from the horizontal diffusivity. The vortex formation can be explained by the wave saturation theory given by Lindzen (1981) with some modification. Simulations in this study show that in the case of Karman vortex formation the momentum flux in the lower level is much larger than the saturated momentum flux whereas it is almost equal to the saturated momentum at the upper levels as expected from the saturation theory. As a result, large flux divergence is produced in the lower layer, the mean flow is decelerated behind the mountain, and the horizontal wind shear forms between unmodified ambient wind. The momentum exchange between the mean flow and the mountain wave is produced by the turbulence within a breaking wave. From the result, well developed vortices like Karman vortex can be formed. The results of the momentum budget calculated by the hydrostatic model are almost the same as nonhydrostatic results as long as horizontal scale of the mountain is 10 km. A well developed Karman vortex similar to the hydrostatic one was simulated in the nonhydrostatic case. Therefore, we conclude that the hydrostatic assumption is adequate to investigate the origin of the Karman vortex from the viewpoint of wave breaking.

• 한국항만학회지
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• 제15권1호
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• pp.47-56
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• 2001

A numerical model for practical use based on the 1-line theory is presented to simulate shoreline changes due to construction of offshore structures. The shoreline change model calculates the longshore sediment transport rate using breaking waves. Before the shoreline change model execution, a wave model, adopting the modified Boussinesq equation including the breaking parameters and bottom friction term, was used to provide the longshore distribution of the breaking waves. The contents of present model are outlined first. Then to examine the characteristics of this model, the effects of the parameters contained in this model are clarified through the calculations of shoreline changes for simple cases. Finally, as the guides for practical application of this model, several comments are made on the parameters used in the model, such as transport parameter, average beach slope, breaking height variation alongshore, depth of closure, etc. with the presentation of typical examples of 3-dimensional movable bed experimental results for application of this model. Here, beach change behind the offshore structures is represented by the movement of the shoreline position. Analysis gives that the transport parameters should be taken as site specific parameters in terms of time scale for the shoreline change and adjusted to achieve the best agreement between the calculated and the observed near the structures.