• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권12호
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• pp.2263-2269
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• 2005

The ship wave phenomena in the restricted waterway were investigated by a numerical analysis. The Euler and continuity equations were employed for the present study. The boundary fitted and moving grid system was adopted to enhance the computational efficiency. The convective terms in the governing equations and the kinematic free surface boundary condition were solved by the Constrained Interpolated Profile (CIP) algorithm in order to solve accurately wave heights in far field as well as near field. The advantage of the CIP method was verified by the comparison of the computed results by the CIP and the Maker and Cell (MAC) method. The free surface flow simulation around Wigley hull was performed and compared with the experiment for the sake of the validation of the numerical method. The present numerical scheme was applied to the free surface simulation for various canal sections in order to understand the effect of the sectional shape of waterways on the ship waves. The wave heights on the side wall and the shape of the wave patterns with their characteristics of flow are discussed.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.149-158
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• 2015

경기만 한강하구에서 주요 수로의 조석 전파 특성을 이용하여, 천문조, 배조 및 복합조의 분포를 파악하고, 조석 형태수의 특징에 따라 구역별 조석체계 (tidal regime)를 분류하였다. 주요 수로에서 보이는 조석 전파 특성은 외해는 천문조로 대표되는 5대분조 (e.g., $M_2$, $S_2$, $N_2$, $K_1$ 및 $O_1$)가 지배적이지만, 상류로 진입할수록 천해 분조 (e.g., $M_4$)와 장주기 분조 (e.g., $MS_f$)의 뚜렷한 증가가 보인다. 반일주조 성분이 우세한 경기만 및 한강하구에서 천문조, 배조 및 복합조를 이용하여 제시된 조석 형태수 (tidal form number)의 특성에 따라 크게 3구역으로 분류하였다. 1구역은 천문조가 우세한 지역으로 외해에서 인천항 전면까지 (염하수로), 외해에서 석모수로의 북쪽 입구로 제시된다. 2구역은 염하수로 남쪽 입구에서 북쪽 입구까지와 강화 북수로 지역으로 단주기 천해 분조 (e.g., $M_4$와 $MS_4$)가 강하게 나타나는 지역이다. 마지막으로 3구역은 신곡 수중보 이후부터 한강 상류지역으로 장주기 복합조 (e.g., $MS_f$)가 제일 우세한 지역이다. 일반적인 하구와 마찬가지로 한강하구의 조석 비선형성은 지형적 특성에 기인한 천해 분조가 증가를 하며, 1/4일주기 (fourth-diurnal) 및 장주기 (long-term period) 분조의 확연한 분포 차이를 보인다. 특히, 수중보의 영향은 구조물의 상류와 하류지점의 조석체계에 지대한 변화를 일으킨다.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.67-75
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• 1986

본 연구에서는 파랑의 에너지 및 에너지 수송과 관련된 변량들의 계산과 그 비선형효과의 분석을 능률적으로 수행하기 위하여 설계파에 대한 비선형 흐름함수파이론을 도입한다. 흐름함수파이론은 비대칭성 파형을 갖는 실측파와 이론적인 대칭 파형을 갖는 설계파. 두 경우 모두에 사용할 수 있는 이론으로 Dean에 의해 처음 창안되었다. 후에 Dalrymple이 특정한 파고의 조건과 0의 평균해수면 변위의 조건을 만족하도록 하는 두 라그란지 승수를 사용하여 기존의 수치계산 과정을 개량함으로써 수치계산이 좀 더 효율적으로 수행되도록 하였다. 그리고 흐름함수의 계수 (Stream function coeffiicient)들은 본 연구를 위해 개량한 Marquardt algorithm을 사용하여 수치계산된다. 본 연구의 결과로서 평균 위치에너지와 평균 운동에너지, 평균 전에너지의 비선형효과는$L^*/L_O$의 감소와 $H/H_B$의 증가에 한결같이 증가하여 흐름함수이론과 비교하여 선형파이론이 항상 과대평가된다. 군속도와 파장의 비선형효과는 $H/H_B$의 증가에 한결같이 증가하되 선형파이론이 항상 과소평가된다. 마지막으로 평균 전에너지 Flux의 비선형효과는 천해파(shallow-water waves)에 대해서는 선형파이론이 과대평가되고 심해파 (deep-water waves)에 대해서는 선행파이론이 과소평가되는 양면성을 지닌다.

• 한국음향학회지
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• 제32권2호
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• pp.95-103
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• 2013

천해에서 수중음향통신은 해면과 해저의 음향특성에 강한 영향을 받는다. 시변적인 해면 산란과 입사각에 좌우되는 해저손실에 의해 수중통신 시스템의 성능은 영향을 받게 되어 고속의 디지털 통신 성능은 저하된다. 우세한 직접파가 존재하면 통신채널은 Rice 페이딩, 그렇지 않은 경우 Rayleigh 페이딩으로 모델링된다. 그러나 실해역의 실험으로 이러한 통계적인 채널 모델링을 검증하는 것은 어려운 연구주제로 알려져 있다. 해면산란과 해저반사 손실이 수중음향통신에 미치는 영향의 근원적인 이해를 돕기 위하여 저자들은 이들의 영향을 정량화하기 위한 천해 해역에서 실험을 수행하였다. 이진 주파수 천이 변조 방식으로 영상을 전송하여 해면산란과 해저 입사각에 좌우되는 해저반사 영향을 송신기와 수신기간의 거리, 수신기 깊이에 따른 영상의 양호성과 비트 오류율로 평가하였다. 결론적으로 영상의 전송 성능은 채널의 일관성 대역폭을 결정하는 송수신기간의 거리 및 수신기의 깊이에 좌우된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.1-10
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• 2012

Throughout much of the world, many ecological problems have arisen in watersheds where a significant portion of stream flows are diverted to support agriculture production. Within endorheic watersheds (watersheds whose terminus is a terminal lake) these problems are magnified due to the cumulative effect that reduced stream flows have on the condition of the lake at the stream's terminus. Within an endorheic watershed, any diversion of stream flows will cause an imbalance in the terminal lake's water balance, causing the lake to transition to a new equilibrium level that has a smaller volume and surface area. However, the total mass of Total Dissolved Solids within the lake will continue to grow; resulting in a significant increase in the lake's TDS concentration over time. The ecological consequences of increased TDS concentrations can be as limited as the intermittent disruption of productive fisheries, or as drastic as a complete collapse of a lake's ecosystem. A watershed where increasing TDS concentrations have reached critical levels is the Walker Lake watershed, located on the eastern slope of the central Sierra Nevada range in Nevada, USA. The watershed has an area of 10,400 sq. km, with average annual headwater flows and stream flow diversions of 376 million $m^3/yr$ and 370 million $m^3/yr$, respectively. These diversions have resulted in the volume of Walker Lake decreasing from 11.1 billion m3 in 1882 to less than 2.0 billion $m^3$ at the present time. The resulting rise in TDS concentration has been from 2,560 mg/l in 1882 to nearly 15,000 mg/l at the current time. Changes in water management practices over the last century, as well as climate change, have contributed to this problem in varying degrees. These changes include the construction of reservoirs in the 1920s, the pumpage of shallow groundwater for irrigation in the 1960s and the implementation of high efficiency agricultural practices in the 1980s. This paper will examine the impacts that each of these actions, along with changes in the region's climate, has had on stream flow in the Walker River, and ultimately the TDS concentration in Walker Lake.

• 한국안전학회지
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• 제28권5호
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• pp.54-60
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• 2013

In this study, a finite element model based on the SU/PG scheme was developed to solve shallow-water equations and the influences of parameters and internal boundary conditions on depth-averaged flow behavior were investigated. To analyze the effect of roughness coefficient and eddy viscosity on flow characteristics, the developed model was applied to rectangular meandering channel with two bends, and transverse velocities and water depth distributions were examined. As the roughness coefficient adjacent to wall increased, the velocities near the wall decreased, and the reduced velocities were compensated by the expanding mid-channel velocities. In addition, the flow characteristics around a circular cylinder were analyzed by varying the internal boundary conditions as free slip and no slip. The assignment of slip condition changed the velocity distribution on the cylinder surface and reduced the magnitude of the shear stress up to one third.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제42권2호
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• pp.211-218
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• 2010

An analysis model on debris transport in the containment floor of pressurized water reactors is developed in which the flow field is calculated by Eulerian conservation equations of mass and momentum and the debris particles are traced by Lagrange equations of motion using the pre-determined flow field data. For the flow field calculation, two-dimensional Shallow Water Equations derived from Navier Stokes equations are solved using the Finite Volume Method, and the Harten-Lax-van Leer scheme is used for accuracy to capture the dry-to-wet interface. For the debris tracing, a simplified two-dimensional Lagrangian particle tracking model including drag force is developed. Advanced schemes to find the positions of particles over the containment floor and to determine the position of particles reflected from the solid wall are implemented. The present model is applied to calculate the transport fraction to the Hold-up Volume Tank in Advanced Power Reactors 1400. By the present model, the debris transport fraction is predicted, and the effect of particle density and particle size on transport is investigated.

• Ocean and Polar Research
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• 제29권2호
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• pp.113-121
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• 2007

The sound wave in the sea propagates under the effect of water depth, sound speed structure, sea surface roughness, bottom roughness, and acoustic properties of bottom sediment. In shallow water, the bottom sediments are distributed very variously with place and the sound speed structure varying with time and space. In order to investigate the seasonal propagation characteristics of low-frequency sound wave in the Yellow Sea, propagation experiments were conducted along a track in the middle part of the Yellow Sea in spring, summer, and autumn. In this paper we consider seasonal variations of the sound speed profile and propagation loss based on the measurement results. Also we quantitatively investigate variation of bottom loss by dividing the propagation loss into three components: spreading loss, absorption loss, and bottom loss. As a result, the propagation losses measured in summer were larger than the losses in spring and autumn, and the propagation losses measured in autumn were smaller than the losses in spring. The spreading loss and the absorption loss did not show seasonal variations, but the bottom loss showed seasonal variations. So it was thought that the seasonal variation of the propagation loss was due to the seasonal change of the bottom loss and the seasonal variation of the bottom loss was due to the change of the sound speed profile by season.

• 한국해안해양공학회지
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• 제2권1호
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• pp.51-57
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• 1990

수심변화가 완만하고 흐름이 없는 곳을 파가 전파할 때 겪게되는 침수, 굴절 및 회절현상의 해석에는 3차 Stokes파 이론에 의한 선형, 비선형, 포물형 방정식이 이용되며, 여기서는 바닥마찰과 바람의 영향은 고려하지 않는다. 이 포물형 방정식으로 암초가 있는 경우에 대해 수치해석을 수행하여 기존의 실험치와 비교 검토하였고, 회절과 굴절효과의 중요성을 고찰했다. 천해파의 특성변화 해석에는 Boussinesq방정식에 기초한 포물형 방정식이 이용된다. 흐름이 없는 경우에 방파제를 따라 전파하는 Cnoidal파의 회절현상을 수심이 변하고 입사각이 변하는 경우에 대해 수치해석을 하여 Stem wave의 특성에 대해 논의하였다.

• 물과 미래
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• 제25권3호
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• pp.87-96
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• 1992

측류취소로와 만곡부가 있는 원형수로를 1:20으로 축척한 모형수로에 대해 수리모형실험을 수행하여 만곡부에서의 유속, 수위와 유황과 같은 수리학적 특성을 살펴보고, 측류취소로가 만곡부에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 또한 모형수로에 대해 ADI방법으로 천수방정식을 수치해석하여 얻은 만곡부에서의 수리학적 특성을 실험에 의한 것과 비교하여 사용된 수치기법을 검증하였다. 대상이 된 전영역에 대하여 수리모형실험에서 얻어진 유속, 수위와 유황은 수치해석한 결과와 잘 일치한다. 그러나 직각좌표계를 사용함으로서 상대적으로 만곡부에서 단면축소 효과가 발생하므로 수치해석으로 얻어진 유속은 만곡부에서 실험치보다 약간 크게 나타나는데, 이것은 격자간격을 줄이면 개선되리라 판단된다. 수리모형실험과 수치해석 모두 만곡부 외측의 수위가 상승하고 내측의 유속이 빨라지는 만곡부의 특성을 잘 모사하고 있다. 만곡부 직전에 측류취수로가 있을 경우 측류취수로의 영향이 만곡수로내까지 미침을 알 수 있었다.