• 동력기계공학회지
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• 제21권1호
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• pp.18-23
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• 2017

The Stokes waves representing the deep sea waves are expressed as a superposition of several linear waves. To evaluate the motions of floating bodies in the deep seas, it is necessary to evaluate the motions of the bodies in the Stokes waves. The 5th-order Stokes waves are expressed as a superposition of 5 linear waves. Therefore, the motion responses of the bodies in the Stokes waves would be expressed as a superposition of the motion responses of the bodies in the each linear waves. In this research, The experimental results were compared with the numerical results in linear waves and Stokes waves.

• 한국광학회지
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• 제8권5호
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• pp.372-376
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• 1997

시분해 반스톡스 라만 분광법에서 펌프광과 스톡스광의 상관관계에 대한 의존성을 계산하였다. 시간 지연된 두 펌프광을 라만 매질에 입사시키면 하나의 펌프광에 발생된 스톡스광과 펌프광들의 결합에 의해 반스톡스광 신호를 얻을 수 있는데 지연시간에 따른 반스톡스광 신호의 규격화된 크기를 계산하였다. 매질의 라만 선폭이 레이저의 선폭 보다 매우 작지 않을 때에는 스톡스광이 펌프광과 완전한 상관관계를 갖지 못하므로 일반적인 매질에서 발생된 스톡스광과 펌프광의 상관관계에 대해 간단한 모델을 세우고 그 매개변수에 따른 신호의 변화를 계산하였다. 일반적으로 비선형 라만 실험에서는 선폭이 넓은 광원을 사용하므로 파동들을 chaotic field로 기술하여 계산을 하였으며 여러 가지 매질의 선폭에 대해 그 결과들을 비교하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.41-49
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• 2019

1개층 Boussinesq 방정식(Vu 등, 2018)과 2개층 Boussinesq 방정식(Huynh 등, 2017)을 사용하여 투수방파제를 지나는 cnoid 파의 월파고를 구하였다. 수치실험을 통해 천단고가 낮은 투수방파제를 지나는 cnoid 파의 월파고(Navier-Stokes 방정식으로 구함)가 천단고가 높은 투수방파제를 지나는 통과파고(1개층 Boussinesq 방정식으로 구함)보다 더 작고, 천단고가 해저에 있는 투수방파제를 지나는 통과파고(2개층 Boussinesq 방정식으로 구함)보다 더 크다는 것을 확인하였다. cnoid 파의 파고가 낮을수록 또는 투수방파제의 폭이 좁을수록 1개층 및 2개층 Boussinesq 방정식으로 구한 통과파고가 Navier-Stokes 방정식으로 구한 월파고에 근접한 것을 확인하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권11호
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• pp.1950-1960
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• 2006

Based on Banach fixed point theorem, a method to calculate nonlinear superposition for three interacting Stokes' waves is proposed in this paper. A mathematical formulation for the nonlinear superposition in deep water and some numerical solutions were investigated. The authors carried out the numerical study with three progressive linear potentials of different wave numbers and succeeded in solving the nonlinear wave profiles of their three wave-interaction, that is, using only linear wave potentials, it was possible to realize the corresponding nonlinear interacting wave profiles through iteration of the method. The stability of the method for the three interacting Stokes' waves was analyzed. The calculation results, together with Fourier transform, revealed that the iteration made it possible to predict higher-order nonlinear frequencies for three Stokes' waves' interaction. The proposed method has a very fast convergence rate.

• 한국해양공학회지
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• 제38권5호
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• pp.315-324
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• 2024

Waves are mainly generated by wind via the transfer of wind energy to the water through friction. When the wind subsides, the waves transition into swells and eventually dissipate. Friction plays a crucial role in the generation and dissipation of waves. Numerous wave theories have been developed based on the assumption of inviscid flow, but these theories are inadequate in explaining the transformation of waves into swells. This study addressed these limitations by analytically deriving general solutions to the Navier-Stokes equations. By expressing the velocity field as the product of a solution to the Helmholtz equation and a time-dependent univariate function, the Navier-Stokes equations are decomposed into an ordinary differential equation and the Euler equations, which are solved using tensor calculus. This paper provides solutions for viscous flow with shear currents when applied to the water wave problem. These solutions were validated through their application to the vorticity equation. The decay modulus of water waves was compared with experimental data, showing a significant degree of concordance. In contrast to other wave theories, this study clarified the process through which waves evolve into swells.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.223-234
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• 1998

파랑제어 및 표사제어라고 하는 해안·항만구조물의 원래의 기능 이외에 해양·해안환경의 유지·개선의 기능까지도 갖춘 투과성잠제에 의한 비선형파랑변형을 해석하였다. 해석법으로서 Stokes 3차파에 기초한 섭동전개법과 경계요소법을 병용하는 주파수영역해석법을 처음으로 투과성잠제의 파랑변형에 적용하였다. 투과층내의 유체운동의 저항에는 Dupuit-Forchheimer의 저항식을 적용하며, Lorentz의 등가일원리에 기초하여 얻어지는 등가선형마찰계수의 산정식을 공간적분만의 형태로 나타내었다. 본 이론의 검증을 위하여 수리모형실험을 실시하였으며, 얻어진 수리모형실험결과는 수치해석결과와 잘 일치하므로 그의 타당성이 검증되었고, 본 해석결과가 Stokes 2차파에 기초한 결과보다도 더 정확성을 가진다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제36권2호
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• pp.101-107
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• 2022

Dean (1965) proposed the use of the root mean square error (RMSE) in the dynamic free surface boundary condition (DFSBC) and kinematic free-surface boundary condition (KFSBC) as an error evaluation criterion for wave theories. There are well known wave theories with RMSE more than 1%, such as Airy theory, Stokes theory, Dean's stream function theory, Fenton's theory, and trochodial theory for deep-water waves. However, none of them can be applied for deep-water breaking waves. The purpose of this study is to provide a closed-form solution for deep-water waves with RMSE less than 1% even for breaking waves. This study is based on a previous study (Shin, 2016), and all flow fields were simplified for deep-water waves. For a closed-form solution, all Fourier series coefficients and all related parameters are presented with Newton's polynomials, which were determined by curve fitting data (Shin, 2016). For verification, a wave in Miche's limit was calculated, and, the profiles, velocities, and the accelerations were compared with those of 5^th-order Stokes theory. The results give greater velocities and acceleration than 5^th-order Stokes theory, and the wavelength depends on the wave height. The results satisfy the Laplace equation, bottom boundary condition (BBC), and KFSBC, while Stokes theory satisfies only the Laplace equation and BBC. RMSE in DFSBC less than 7.25×10^-2% was obtained. The series order of the proposed method is three, but the series order of 5^th-order Stokes theory is five. Nevertheless, this study provides less RMSE than 5^th-order Stokes theory. As a result, the method is suitable for offshore structural design.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.326-334
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• 2017

1개층 Boussinesq 방정식과 2개층 Boussinesq 방정식을 사용하여 투수방파제를 지나는 파랑의 월파고를 구하였다. 1개층 Boussinesq 방정식으로 Lee 등(2014)이 유도한 식을 사용하였고, 2개층 Boussinesq 방정식은 Cruz 등(1997)의 방법을 따라서 유도하였다. 수치실험을 통해 천단고가 낮은 투수방파제를 지나는 고립파의 월파고(Navier-Stokes 방정식으로 구함)가 천단고가 높은 투수방파제를 지나는 통과파고(1개층 Boussinesq 방정식으로 구함)보다 더 작고, 천단고가 해저에 있는 투수방파제를 지나는 통과파고(2개층 Boussinesq 방정식으로 구함)보다 더 크다는 것을 확인하였다. 고립파의 파고가 낮을수록 또는 투수방파제의 폭이 좁을수록 1개층 및 2개층 Boussinesq 방정식으로 구한 통과파고가 Navier-Stokes 방정식으로 구한 월파고에 근접한 것을 확인하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제20권1호
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• pp.43-47
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• 2006

Superposition of three wave trains on finite depth is investigated. This paper is focused on how to improve the linear superposition of three waves. This was realized by introducing the scheme. The idea of the scheme is based on a fixed point approach. Application of the scheme to the superposition makes it possible to obtain a wave profile of wave-wave interaction. With the help of FFT, it was possible to analyze high-order nonlinear frequencies for three interacting Stokes' waves on finite depth.

• 대한화학회지
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• 제40권6호
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• pp.409-414
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• 1996

선형 비평형 열역학의 최소 엔트로피 생성원리를 사용하여 정상 평면충격파 형상에 대한 Navier-Stokes 유체방정식의 적용한계를 연구하였다. 해석적 결과를 얻기 위하여 평형상태에 가까운 하류 위치에서 방정식을 선형화 하였다. 하류 극한의 경계조건을 충족하는 Navier-Stokes 방정식의 해를 충격파 진행속도의 마하수 M=1 근처에서 급수전개하였을 때, 일차항까지는 열역학의 요구조건과 부합하였다.