• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.1-13
• /
• 2008

본 연구에서는 복수의 대형 연직 주상구조물을 중심으로 구조물에 작용하는 비선형파력과 구조물에 의한 비선형파랑변형을 검토하며, 수치해석의 이론으로 쇄파나 강비선형 파랑을 고정도로 해석할 수 있는 Navier-Stokes방정식에 근거한 3차원 VOF(Volume Of Fluid)법을 적용하였다. 본 수치해석의 타당성을 검증하기 위해 파랑변형과 파력에 대한 기존의 수리실험결과와 본 수치해석결과를 비교 검토하였으며, 이로부터 2기로 구성된 임의형상의 연직 주상구조물에 대해 구조물 형상, 구조물 배치간격, 파의 입사각도 변화에 따른 파력과 파랑변형의 특성을 논하였다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.12-21
• /
• 2007

As the economy grows and the population increases, we need to develop our coastal area and make use of it for various purposes. Specifically, investigation of the wave interactions on and around the vertical cylinders is very important in the design of the offshore or coastal structures. The nonlinear potential analysis developed so far, although very useful, has been found to be limited in application, as strong nonlinear waves generated by the interference between multilayered cylinders and wave impact forces by breaking waves can hardly be estimated. In this study, using a 3-Dimensional volume tracking method VOF(Volume of Fluid), based on Namer-Stokes equations, was developed to simulate highly nonlinear effects, such as breaking waves at the interface or complicated interference waves among structures. A numerical method for nonlinear interaction wave and vertical cylinders is newly proposed. The wave forces and wave transformations computed by the newly proposed numerical simulation method were compared to the other researcher's experimental results, and the results agree well. Based on the validation of this study, this numerical method is applied to the two vertical cylinders to discuss their nonlinear wave forces and wave transformations, according to the variations of separate distance of vertical cylinders.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.171-181
• /
• 2002

최근, 구조물에 의한 쇄파를 수반한 다양한 파랑변형 해석법중에 자유수면의 추적기법인 VOF법을 이용한 수치해석기법이 각광을 받고 있다. 본 연구는 수중투과성구조물(잠제)에 의한 파랑변형 및 유속장의 해석을 위해 조파를 위한 line-source와 파의 재반사를 방지하기 위한 부가감쇠영역이 설치된 2차원수치파동수조에 잠제를 설치하고 구조물에 의한 파랑변형의 자유수면 추적을 위해 VOF법을 적용하였다. 2차원수치파동수조를 이용한 본 연구의 수치해석수법의 타당성 검증을 위해 수리실험을 실시하였으며 그 결과 본 수치해석결과와 잘 일치하였다. 일열잠제와 이열잠제에 대한 수치해석을 통해 잠제 주변 유속장 해석으로부터 일열잠제의 경우 배후에서 와가 발생하고 이열잠제의 경우 잠제사이와 잠제배후에서 와가 발생함을 확인하였으며 잠제의 천단상에서는 강한 비선형성분파가 발생하고 투과층내의 유속방향은 자유수면의 형상에 의해 좌우됨을 확인하였다

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.174-186
• /
• 1998

본 연구에서는 지배방정식으로 확장형 완경사방정식을 사용하고 무한요소를 이용하여 방사조건을 처리하는 Galerkin 유한요소 모형을 수립하였다. 수립된 모형의 타당성과 적용성을 입증하기 위하여 Ippen and Goda((1963)의 완전개방 직사각형 모형항만에서의 항만 공진과 Sharp(1968) 및 Chandrasekera and Cheung(1997)의 원형 천뢰상을 전파하는 파랑 변형에 대한 수치해석을 실시하였다. 수리모형실험 및 복합요소 모형에 의한 결과와의 비교를 통하여 본 모형이 급경사 지형에도 매우 양호한 결과를 제시함을 확인하였다. 마지막으로 방파제의 대안으로 고려될 수 있는 원형 해저 우물을 설정하고 이를 지나는 파의 변형 특성을 검토하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제20권4호
• /
• pp.401-412
• /
• 2008

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.

• 한국항만학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.23-30
• /
• 1994

This study discusses the wave transformation(wave reflection and transmission) by a impermeable submerged breakwater with one ray, and integrated horizontal wave pressure acting on the structure. Numerical method in this study is based on the simplified eigenfunction expansion method and linear wave theory. Although this method is very simple, the results give good agreement with the one of the strict eigenfunciton expansion method, especially, in case that the crown width of the submerged breakwater becomes longer and its crown water depth shallower. Therefore, it is concluded that this simplified method is one good method in planning coastal structures as like the submerged breakwater in this study, and computing their wave transformations.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권3B호
• /
• pp.323-334
• /
• 2008

본 연구는 유체장에 대한 Navier-Stokes방정식과 자유수면을 효과적으로 추적할 수 있는 VOF법을 지배방정식으로 사용하는 수치파동수로를 적용하여 고립파(지진해일)에 대한 이열투과성수중방파제의 파랑제어기능을 수치적으로 검토한다. 고립파의 조파는 수치파동수로의 계산영역내에 설치된 수치조파기(내부조파소스)를 이용하였으며, 구조물에 의한 고립파의 파랑변형을 논한 기존의 연구결과와 본 해석결과를 비교함으로써 본 연구의 타당성을 확인하였다. 이로부터 일렬 및 이열의 투과성수중방파제에 의한 고립파의 파랑변형, 전달율, 반사율 및 에너지플럭스를 포함한 파동장의 변화를 수치시뮬레이션하였다. 비록 한정된 범위의 연구결과이지만, $h_0/h=0.925$($h_0$는 수중방파제의 천단고, h는 수심)를 갖는 이열수중방파제의 경우에 수중방파제 배치간격 $l/L_{eff}>0.4$(여기서, $L_{eff}$는 고립파의 유효거리)의 범위에서 입사파랑의 파고는 이열수중방파제에 의해 약 60%까지 감쇠되는 것을 알 수 있었으며, 일렬수중방파제에 비해 반사율이 약 47%정도로 증가하고, 전달율은 약 18%로 감소하였다. 따라서, 본 연구에서 고립파의 제어를 위해 처음으로 도입되는 투과성이열수중방파제는 일렬의 경우와 대비하여 경제적으로, 그리고 보다 효과적으로 고립파를 제어하는 것을 알 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제31권7호
• /
• pp.579-587
• /
• 2007

Samchunpo(Sin Hyang) Harbor is located in the bay of Sa Chun, the central south coast of Korean peninsula. The harbor and coastal boundaries have been protecting by natural coastal islands and shoals. Currently, The Sin Hyang harbor needs maintenance and renovation of the sheltered structures against the weather deterioration and typhoon damages. Consequently to support this, the calculation of accurate design wave through the typhoon wave attack is necessary. In this study, calculation of incident wave condition is simulated using steady state spectrum energy wave model(wide area wave model) from 50 years return wave condition. And this simulation results in wide offshore area were used for the input of the extended mild slope wave model at the narrow coastal area. Finally, the calculation of design wave at Sin Hyang harbor entrance was induced by Boussinesq wave model(detail area wave model) simulation. The numerical model system was able to simulate wave transformations from generation scale to shoreline or harbor impact. We hope these results will be helpful to the engineers doing placement, design, orientation, and evaluation of a wide range of potential solutions in this area.

• 한국해양공학회지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.31-35
• /
• 2001

By applying the Boundary Integral Equation Method (BIEM) to obliquely incident for Rubble Mound Breakwater (RMB), wave reflection and transmission the coefficients are studied numerically. The validity of and the present BIEM is confirmed by comparing it with 1)numerical results of the eigenfunction expansion method of Dalrymple et al.(1991), and 2)numerical results of the BIEM of Kojima et al.(1988). Therefore, the characteristics of RMB for obliquely incident waves are investigated according to the variations of the wave period, equivalent linear nondimensional friction coefficient and direction of incident waves. It is revealed that the wave transformations of obliquely incident waves are different from those of normally incident waves.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제21권2호
• /
• pp.195-205
• /
• 2018

Research on Lamb wave-based damage identification in plate-like structures depends on precise knowledge of dispersive wave velocity. However, boundary reflections with the same frequency of interest and greater amplitude contaminate direct waves and thus compromise measurement of Lamb wave dispersion in different materials. In this study, non-reflecting boundaries were proposed in both numerical and experimental cases to facilitate time-frequency characterization of Lamb wave dispersion. First, the Lamb wave equations in isotropic and laminated materials were analytically solved. Second, the non-reflecting boundaries were used as a series of frames with gradually increased damping coefficients in finite element models to absorb waves at boundaries while avoiding wave reflections due to abrupt property changes of each frame. Third, damping clay was sealed at plate edges to reduce the boundary reflection in experimental test. Finally, the direct waves were subjected to the slant-stack and short-time Fourier transformations to calculate the dispersion curves of phase and group velocities, respectively. Both the numerical and experimental results suggest that the boundary reflections are effectively alleviated, and the dispersion curves generated by the time-frequency analysis are consistent with the analytical solutions, demonstrating that the combination of non-reflecting boundary and time-frequency analysis is a feasible and reliable scheme for characterizing Lamb wave dispersion in plate-like structures.