• 제목/요약/키워드: Shallow water wave

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현장관측에 의한 장주기파의 천이특성 (Transition Characteristics of Long Period Waves by Field Observation)

  • 김규한;김덕중;류형석
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.34-40
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    • 2002
  • 본 연구에서는 해안선 부근의 장주기파가 해안침식과 관련이 있음에 주목하며 심해파의 특성으로부터 천해역의 장주기파의 파고를 추정하기 위해 파고계 3대를 해안으로부터 외해방향의 해안종단 방향으로 일직선상에 배치하여 현장관측을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 아울러, 장주기파의 발생기구에 관한 기존의 이론을 현장관측을 통해 검증하고, 장주기파의 발생기구를 토대로 심해파 제원과 천해역의 장주기 파고와의 관계를 검토하였다. 관측된 장주기파는 기존의 이론과 대체적으로 일치하였으며, 심해파와 장주기파 사이에는 선형적인 대응이있음을 확인하였다. 또한, 장주기파의 공간적·시간적 변화를 추가하기 위하여 각 지점별로 관측된 장주기파를 합성함으로서 장주기파의 파고를 계산하였다. 그 결과, 장주기파와 심해파 사이의 관계는 더욱 뚜렷한 경향을 나타내었으며, 양자로부터 장주기파의 추정식을 도출할 수 있었다. 따라서, 이를 이용함으로서 해당지역의 천해역에 존재하는 장주기파랑의 규모가 심해파랑의 자료로부터 예견될 수 있을 것으로 사료된다.

A Geoacoustic Model at the SSDP-101 Long-core Site in the Korea Strait

  • Woo-Hun Ryang;Seong-Pil Kim
    • 한국지구과학회지
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    • 제44권4호
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    • pp.264-274
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    • 2023
  • The Korea Strait comprises a continental shelf in a shallow sea that experienced glacio-eustastic sea-level changes during the Quaternary period. A long core of 76.6 m in length was acquired at the South Sea Drilling Project site (SSDP-101; 34°19.666'E and 128°16.335'N) with a 60 m water deep. The uppermost massive sand beds were interpreted as sandy sediments of the nearshore marine sand ridge in the shallow sea during the transgression of sea level, whereas the lower parts of alternating sandy and muddy beds were interpreted as deposits in marsh, estuary, and tidal flat environments. A three-layered geoacoustic model was reconstructed for the sedimentary succession in the high-resolution seismic profile based on a 140-grain size and sediment type of core SSDP-101. For the actual underwater simulation and experiments, the in-situ P-wave speeds were calculated using the sound speed ratio of the Hamilton method.

디지털 수치수조 기법에 의한 연안 Tsunami의 수치 시뮬레이션 (Numerical Simulation of a Near shore Tsunami Using a Digital Wave Tank Simulation Technique)

  • 박종천;전호환
    • 한국해양공학회지
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    • 제17권6호
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    • pp.7-15
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    • 2003
  • A Digital Wave Tank simulation technique, based on a finite-difference method and a modified marker-and-cell (MAC) algorithm, is applied in order to investigate the characteristics of nonlinear Tsunami propagations and their interactions with a 2D sloping beach, Ohkushiri Island, and to predict maximum wove run-up around the island. The Navier-Stokes (NS) and continuity equation are governed in the computational domain, and the boundary values are updated at each time step, by a finite-difference time-marching scheme in the frame of the rectangular coordinate system. The fully nonlinear, kinematic, free-surface condition is satisfied by the modified marker-density function technique. The near shore Tsunami is assumed to be a solitary wave, and is generated from the numerical wave-maker in the developed Digital Wave Tank. The simulation results are compared with the experiments and other numerical methods, based on the shallow-water wave theory.

디지털 수치수조 기법에 의한 연안 Tsunami의 수치 시뮬레이션 (Numerical Simulation of Nearshore Tsunami Using a Digital Wave Tank Simulation Technique)

  • 박종천;전호환
    • 한국해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해양공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.231-239
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    • 2003
  • A Digital Wave Tank simulation technique based on a finite-difference method and a modified marker-and-cell (MAC) algorithm is applied to investigate the characteristics of nonlinear Tsunami propagations and their interactions with a 2D sloping beach and Ohkushiri island, and to predict maximum wave run-up around the island. The Navier-Stokes (NS) and continuity equation are governed in the computational domain and the boundary values updated at each time step by a finite-difference time-marching scheme in the frame of rectangular coordinate system. The fully nonlinear kinematic free-surface condition is satisfied by the modified marker-density function technique. The Nearshore Tsunami is assumed to be a solitary wave and generated from the numerical wavemaker in the developed Digital Wave Tank. The simulation results are compared with the experiments and other numerical methods based on the shallow-water wave theory.

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Green Water 충격에 대비한 선수갑판 설계압력의 산출 (Computation of the Bow Deck Design Pressure against the Green Water Impact)

  • 김용직;신기석;이승철;하영록;홍사영
    • 대한조선학회논문집
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    • 제56권4호
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    • pp.343-351
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    • 2019
  • Green water impact may sometimes cause some structure damages on ship's bow deck. Prediction of proper design pressure against the green water impact is an essential task to prevent the possible damages on bow deck. This paper presents a computational method of the bow deck's design pressure against the green water impact. Large heave and pitch motions of ship are calculated by the time domain nonlinear strip method. Green water flow and pressure on bow deck are simulated by the predictor-corrector second kind upstream finite difference method. This green water simulation method is based on the shallow water wave equations expanded for moving bottom conditions. For various kind of ships such as container ship, VLCC, oil tanker and bulk carrier, the green water design pressures on bow deck are computed and discussed. Also, the obtained results of design pressure on bow deck are compared with those of the classification society rules and discussed.

점성을 고려한 2차원 비선형 자유표면파 문제의 수치해석 (Numeric Analysis of 2-Dimensional Nonlinear Viscous Free-Surface Wave Problems)

  • 김용환
    • 대한조선학회논문집
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    • 제30권2호
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    • pp.98-111
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    • 1993
  • 2차원 비정상 비선형 자유표면파를 해석하고 자유표면파에서의 점성효과를 관찰하였다. 유동장내의 Navier-Stokes 방정식과 연속방정식을 풀기 위해 유한해석법을 적용하였고, 자유표면의 처리를 위해 MAC 기법을 적용하였다. 그리고, 자유표면에서는 표면장력을 고려한 경계조건을 적용하였으며, 층류에 대한 점성효과만을 고려하였다. 계산모델은 천수역에서의 점성영향, 자유표면 근처에서의 보오텍스 쌍(vortex-pair)의 거동 및 전진하는 부유체 앞에서의 자유표면파문제 등이다. 천수역문제에서는 바닥과의 마찰에 기인한 자유표면파의 변화를 고찰하였으며, 특히 고립파에 대한 적용으로서 파고의 감소정도, 수직벽면에서의 파상승(wave run-up) 및 수심의 변화로 인한 유장변화 등을 살펴보았다. 보오텍스 문제에서는 보오텍스의 이동에 따른 자유표면주위의 유동변화를 관찰하였으며, 사각부유체 주위의 유동문제에서는 전진속도의 차이에 따른 자유표면파의 차이 및 물체주위의 유동특성을 관찰하였다.

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낮은 수심을 통과하는 해양파의 변화에 대한 연구 (Investigation on the Variation of Ocean Waves passing through Shallow Waters)

  • 석우찬;원윤상
    • 해양환경안전학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.161-167
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    • 2022
  • 낮은 수심에 있는 수중보를 통과하는 해양파 문제는 수심이 낮아지면서 발생하는 Shoaling 효과, 이로 인한 비선형파의 간섭효과, 그리고 수중보를 통과한 후 수심이 다시 깊어지면서 발생하는 파주기 별 분산효과 등을 복합적으로 포함하고 있다. 따라서, 이 문제는 해양파의 이론적 접근이나 CFD의 유효성을 검증하는 좋은 사례로 많이 활용되고 있는데, 주로 규칙파에 대해서 시간영역에서의 파형변화를 수조실험 결과와 비교하여 분석한다. 본고에서는 주파수 영역에서의 에너지 스펙트럼 변화를 분석하여, OpenFOAM 등의 CFD를 적용함에 있어서 초기위상조건 등 별다른 제약이 없는지, 비선형파의 간섭효과로 인한 배음 주파수 간의 에너지 교환이 나타나는지 등을 연구하였다.

천해파랑 변형예측을 위한 포물형 근사 모델 (Parabolic Approximation Model for Wave Deformation Prediction in the Shallow Water)

  • 이동수;김숭경
    • 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해안해양공학회 1992년도 정기학술강연회 발표논문 초록집
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    • pp.84-89
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    • 1992
  • 파랑변형 예측모델로서는 타원형 편미분 방정식 형태인 완경사 방정식(Berkhoff, 1972)이 있으며 이는 파랑의 굴절, 회절, 반사등의 변형을 재현할 수 있으나 수치해석상 어려운점이 있으며 많은 기억용량과 계산시간이 소요되어 일반적이지 못한 단점이 있다.(중략)

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천수방정식에 대한 HLLL 근사 Riemann 해법의 적용 (An Application of the HLLL Approximate Riemann Solver to the Shallow Water Equations)

  • 황승용;이삼희
    • 대한토목학회논문집
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    • 제32권1B호
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    • pp.21-27
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    • 2012
  • T. Linde가 제안한 HLLL 기법에서는 일반화된 엔트로피 함수의 도입으로 중앙파가 평가되므로 모든 파속이 초기 상태로부터 결정된다. HLLE 기법과 달리 Roe의 선형화 기법과 완전히 결별되고 HLLC 기법과 달리 정확해에 의존되지 않으므로 모태인 HLL 기법의 온전한 계승으로 볼 수 있다. 이 연구에서는 생성항이 없는 1차원 천수방정식에 농도와 관련된 보존변수를 추가한 지배방정식에 대해 총 에너지를 일반화된 엔트로피 함수로 두고 HLLL 기법을 적용하여 모형을 구성하였다. 정확해가 알려진 세 경우에 대해 모의한 결과, 1차 정확도 수치해의 한계에도 불구하고, 대체로 정확해와 잘 일치하였다. HLLL 기법은 그 외 HLL 형 기법에 비해 우수한 것으로 나타났다. 특히, 물이 빠져 바닥이 드러나는 경우에서 그 전선이 비교적 정확하게 포착되었다. 다만, 그 외 기법에 비해 계산 시간이 더 오래 걸리는 단점이 드러났다.