쇄파는 연안류, 표사이동, 충격파압, 에너지소산 등과 같은 연안에서 발생하는 다양한 물리현상과 직접적인 관계가 있으므로 항만 구조물의 설계시 반드시 고려되어야 하는 중요한 설계인자 중 하나이다. 쇄파에 대한 연구들은 쇄파가 가진 고유의 복잡성으로 인해 주로 수리모형실험을 통해 쇄파파고와 쇄파수심 등과 같은 쇄파지표를 예측하기 위한 많은 경험식이 제안되어 왔다. 하지만, 기존의 쇄파지표에 대한 경험식은 일정한 방정식의 가정하에 자료의 통계적 분석을 통해 가정한 방정식의 계수들을 결정하고 있다. 본 연구에서는 회귀 혹은 분류문제와 관련된 다양한 연구분야에 있어서 높은 예측성능을 보여주는 대표적인 선형기반의 머신러닝 기법을 적용하여 천수변형에 의해 발생하는 쇄파의 한계파고를 산정하기 위한 새로운 Munk형식의 경험식을 제안하였다. 새롭게 제안된 쇄파지표식은 단순한 형태의 다항식에도 불구하고 기존의 경험공식과 유사한 예측성능을 보였다.
확산이 지배적인 흐름을 가정하여, 쇄파대의 해향저류와 난류구조에 대한 수치모형이 $ extsc{k}$-$\varepsilon$ 난류모형을 이용하여 개발되었다. 해향저류란 쇄파대에서 바다쪽으로 흐르는 주기평균된 강한 흐름을 말하며 주로 파곡 아래에 나타난다. 롤러에서 쇄파에 의해 발생된 난류는 아래쪽으로 퍼져나가면서 그 기운을 잃게된다. 지배 방정식은 파에 의한 주기평균-전단응력이 고려된 운동 방정식과 쇄파에 의한 난류 에너지 생성이 포함된 $textsc{k}$-와 $\varepsilon$-식으로 구성된다. 이 식들은 삼단계 완전 음해법으로 차분되고, Thomas 알고리즘으로 풀 수 있다. 쇄파지점에 가까운 곳을 제외하면, 모형은 실험값과 좋은 일치를 보여준다
In this paper, breaking waves are generated in a 2-D wave tank and simulated by using a higher-order boundary element method. A piston-type wavemaker is operated by signals composed of elementary waves. The phase of elementary waves is determined by the linear theory such that they are focused to a prescribed position. Calculated plunging waves coincide well with experiment. A steel box with different plate thicknesses is installed at a predetermined position in the tank. Measured impulsive pressures due to breaking waves are found to be 0.8-1.2$\rho$C2, where $\rho$ corresponds to water density and C to wave celerity. The transverse displacement of the plate is described in terms of modal eigenfunctions. The natural frequencies measured by impact tests in air for thin plate coincide with the computational and theoretical values. The radiationpotential due to plate vibration is derived and the radiation force is expressed in terms of hydroelastic added mass and damping forces. Comparison of natural frequencies of plate in water proves that hydroelastic added mass and damping are properly considered. The measured strain due to regular waves supports the calculated one, but there are apparent discrepancies between theory and experiment in the impulsive case.
Magnetic arc extinguishing technology is effective as an extinguishing device for low-voltage direct current (DC) circuit breakers with a resistive load of ≤4 kW. The separation distance between the magnet and the electrical contact must be shortened to increase the magnetic arc extinguishing force. However, if the magnet is installed too close to the electrical contact points, the magnet is exposed to high temperatures due to the arc current generated when the load current is cut off and the magnetism is lost. To solve this problem, the effective magnetic flux density at the electrical contact can be maintained high by placing the arc extinguishing magnet in a tandem structure with the electrical contact point between them, and the proper separation distance between the contact points and the magnet can be maintained. In addition, an electric arc extinguishing technology that emits arc energy using a series circuit of diode and resistor is used to suppress the continuous arc voltage generated by the inductive load. For the proposed circuit breaker, the breaking characteristics are analyzed through the breaking test for the DC load of the 760 V level, the load power of 4 kW, and the time constant of 5 ms, and an appropriate arc extinguishing design guideline is proposed.
The Charpy and Izod impact tests are the most prevalent techniques used to characterize the effects of high impulse loads on ploymeric materials. An analysis method for rubber toughened PVC is suggested to evaluate critical dynamic strain energy release rates(G$\_$c/) from the Charpy impact energy measurements. An instrumented Charpy impact tester was used to extract ancillary information concerning fracture parameters in addition to total fracture energies and maximum critical loads. The dynamic stress intensity factor Kid was computed for varying amounts of rubber contents from the obtained maximum critical loads and also toughening effects were investigated as well.
An understanding of the influence of MR (Magmatic Rock) thickness on the surrounding rock behaviors is essential for the prevention and management of dynamic disasters in coal mining. In this study, we used FLC3D to study the breaking and instability laws of surrounding rock with different MR thicknesses in terms of strata movement, stress and energy. The mechanism of dynamic disasters was revealed. The results show that the thicker the MR is, (1) the smaller the subsidence of the overlying strata is, but the subsidence span of the overlying strata become wider, and the corresponding displacement deformation value of the basin edge become smaller. (2) the slower the growth rate of abutment pressure in front of the working face is, but the peak value is smaller, and the influence range is larger. The peak value decreases rapidly after the breaking, and the stress concentration coefficient is maintained at about 1.31. (3) the slower the peak energy in front of coal wall, but the range of energy concentration increases (isoline "O" type energy circle). Finally, a case study was conducted to verify the disaster-causing mechanism. We anticipate that the research findings presented herein can assist in the control of dynamic hazards.
비정상 완경사방정식을 이용하여 연안구조물 주위의 파랑변형을 예측하기 위한 수치모형을 개발하였다. 쇄파와 파반사를 보다 정확하게 해석하기 위하여 Izumiya and Horikawa(1984)의 에너지방정식을 이용하여 쇄파에 의한 감쇠와 해저면 마찰을 해석하였으며, 격자간격의 제한을 받는 비정상 완경사방정식의 단점을 보완하기 위하여 가변 격자체계를 도입하였다. 본 모형에 의한 실험치를 이론치 및 기존의 수리실험 결과와 비교하여 모형의 재현성 및 가변 격자체계의 적용성을 확인하였고, 실제 해역에도 적용하였다.
플런징 쇄파에 의해 실린더에 작용하는 충격력을 실험적으로 고찰하였다. 쇄파는 조파기의 구동주파수를 선형적으로 감소시켜 수조의 목표지점에 파랑을 집중시킴으로써 생성되며, 쇄파의 파형은 등파기울기 스펙트럼을 채택하였다. 실린더와 쇄파 전면의 접촉각이 충격력에 미치는 영향을 고찰하기 위해 3개의 경사각을 적용하였으며, 압력 분포 및 정점 값에 대한 실린더 직경의 영향을 살피기 위해 3개의 서로 다른 직경을 갖는 실린더가 사용되었다. 충격 압력의 최대 값을 찾기 위해 실린더를 수조 길이방향으로 조금씩 이동하며 총 8개 지점에서 실험을 수행하였다. 실린더 표면의 압력과 합력은 piezo-electric형 압력계와 3축 로드셀을 사용하여 30 kHz의 빈도로 계측하였다. 실린더 직경, 경사각 및 회전각에 따른 정점 충격압력과 충격력의 변화를 분석하였으며, 실린더 표면의 압력분포를 고찰하였다. 실린더의 수조 내 위치 및 실린더 표면의 위치는 정점압력의 크기와 시계열 형상을 지배하는 주요 인자이며, 반면에 실린더 직경과 경사각의 영향은 상대적으로 미미하다. 충격현상은 매우 불안정하기 때문에 동일조건의 반복 실험에서도 계측 값의 넓은 분포가 발생한다.
본 연구에서는 3차원수치파동수로내에 쇄파후의 파랑이 대형연직원주구조물에 작용할 때 작용파력과 구조물에 의한 파랑변형을 수치적으로 해석한다. 수치해석법으로 파랑과 구조물과의 비선형상호간섭에 따른 쇄파현상을 포함하는 복잡한 자유수면의 거동특성을 고정도로 해석할 수 있는 3차원Navier-Stokes운동방정식과 자유수면추적에 3차원VOF(Volume Of Fluid)법을 결합한 강비선형해석법을 적용한다. 3차원파동장내에서 해저는 쇄파를 상대적으로 쉽게 발생시킬 수 있는 경사스텝의 해저(변수심의 경사수역과 일정수심역으로 구성)로 이루어진 경우를 고려하며, 파고의 변화에 따라 쇄파가 경사수역 또는 일정수심역에서 발생하여 일정수심역의 대형연직원주구조물에는 쇄파후의 파랑만이 작용하는 경우로 한정한다. 구조물의 위치 및 입사파랑의 파고변화가 구조물에 작용하는 파력 및 파랑변형에 미치는 특성을 쇄파전후의 파랑을 중심으로 검토하고, 쇄파후 파랑의 전파에 따른 파랑에너지의 변화와 구조물에 작용하는 파력특성과를 연관시켜 논의하여 3차원파동장에서 파랑과 구조물과의 강비선형간섭현상의 특성을 규명한다.
수분, 지질, 콜라겐함량 및 파괴강도의 상관관계 살펴본 결과, 파괴강도는 수분함량 및 치질함량과 상관관계가 있으며 상관계수는 각각 0.5998, -0.5648로 나타났다(P<0.05). 이를 통하여 파괴강도(Y), 수분함량(X$_1$) 그리고 지질함량(X$_2$)간의 다중회귀분석을 실시하여 Y= -2.53539+0.05544X$_1$-0.00161X$_2$,와 같은 파괴강도 방정식을 얻었다. 파괴강도 방정식의 확인을 위하여, 무작위로 선택된 참돔 13마리에 대하여 수분함량, 지질함량 그리고 파괴강도를 측정하였다 Rheo meter를 이용하여 파괴강도를 측정한 값과 파괴강도 방정식에 수분함량과 지질함량을 대입하여 얻어진 파괴강도를 비교했을 때, 측정된 파괴강도의 편차를 감안하면 파괴강도 방정식에서 얻어진 파괴강도와 비슷한 결과 값을 얻을 수 있었다. 즉 참돔의 수분함량과 지질함량을 통해서 파괴강도 방정식에 대입하여 계산된 파괴강도를 얻을 수 있었다. 건강상태의 지표인 AEC수치는 몇 마리의 개체를 제외하고 건강은 양호한 상태였다. 양식산 참돔에 있어서 파괴강도에 의한 등급은 1.4 kg이상은 상급. 1.2∼l.4 kg은 중급, 1.2 kg이하를 하급으로 선정하며, AEC 수치는 1.0∼0.8는 상급, 0.8이하를 중급으로 선정하여 등급화 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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