• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제27권5_6호
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• pp.1017-1031
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• 2009

The problem of interaction of surface water waves by small undulation at the bottom of a laterally unbounded sea is treated on the basis of linear water wave theory for both normal and oblique incidences. Perturbation analysis is employed to obtain the first order corrections to the reflection and transmission coefficients in terms of integrals involving the shape function c(x) representing the bottom undulation. Fourier transform method and residue theorem are applied to obtain these coefficients. As an example, a patch of sinusoidal ripples is considered in both the cases as the shape function. The principal conclusion is that the reflection coefficient is oscillatory in the ratio of twice the surface wave number to the wave number of the ripples. In particular, there is a Bragg resonance between the surface waves and the ripples, which is associated with high reflection of incident wave energy. The theoretical observations are validated computationally.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권4호
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• pp.190-194
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• 2000

선형파 이론에서 제시되는 유속분포를 이용하여 파랑인자에 의하여 영향을 받는 분산계수를 이론적으로 유도하였다. 유도된 분산계수는 수심평균, 주기 평균된 값으로 천해조건보다 심해조건에서 큰 값을 보이고 있다. 또한, 분산계수 값은 연직 방향 혼합시간에 비하여 큰 주기 값에서는 특정한 값으로 수렴하고, 매우 작은 주기 값에서는 0으로 되는 일반적인 경향도 보이고 있다. 한편, 단순한 지형 및 가정 하에서 유도된 본 분산계수를 보다 실질적인 상황에서도 적용할 수 있고, 천해영역의 조건을 반영할 수 있도록 보완·수정할 필요가 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권1호
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• pp.51-58
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• 2003

본 연구에서 선형파 이론을 사용하여 파랑변형을 예측할 경우 소멸파 성분의 역학적인 크기를 정량화 하는 작업을 하였다. 두 계단 위로 파랑이 전파하는 경우 고유함수 전개법을 사용하여 반사파와 통과파의 진폭을 진행파와 소멸파 성분 별로 구한 다음 진행파 대비 소멸파 에너지의 중요성이 크게 나타나는 조건을 찾아보았다. 그 결과 앞 계단에서의 상대수심이 k$_1$h$_1$＝0.11$\pi$이고.수심의 비 h$_2$/h$_1$이 0에 가까울 때 소멸파 에너지가 가장 크게 나타남을 알 수 있었다.

• 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.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권4호
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• pp.282-285
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• 2002

본 연구에서 선형파 이론을 사용하여 파랑변형을 예측할 경우 소멸파 성분의 역학적인 크기를 정량화 하는 작업을 하였다. 즉, 진행파 성분뿐만 아니라 소멸파의 영향을 받는성분의 운동에너지와 위치에너지를 유도하였다. 소멸파 성분에는 진행파와 소멸파의 합성 성분, 서로 같은 소멸파의 합성 성분, 서로 다른 소멸파의 합성 성분으로 구성되어 있다. 수평길이 당 소멸파의 에너지 성분은 수명길이가 커짐에 따라 기하급수적으로 감소한다.

• 한국해양공학회지
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• 제27권4호
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• pp.68-75
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• 2013

This paper investigates the characteristics of waves generated by a flap-type wave maker in a two-dimensional wave channel. Measurements are carried out for various water depths, wave heights, periods, and lengths capacitance-type wave height gages. The experimental results are shown to satisfy the dispersion relation of the linear wave theory. For waves with a small height and long period, the wave profiles agree well with those of the linear wave theory. However, as the wave height and period become higher and shorter, respectively, it is shown that the wave profiles measured in the present experiments are different from the linear wave profiles, and the measured wave heights are smaller than the target wave heights, which may be due to the non-linearity of the waves. As the wave progresses toward the channel end, the wave height gradually decreases. This reduction in the wave height along the wave channel is explained by the wave energy dissipation due to the friction of the side walls of the channel. The performance of the wave absorber in the channel is found to be acceptable from the results of the wave reflection tests.

• Water Engineering Research
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• 제1권4호
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• pp.293-298
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• 2000

Optimal values of $\alpha$ characterizing the linear dispersion property in the modified Boussinesq equations are determined by minimizing the combined relative errors of the phase and group velocities. The value of $\alpha$ is fixed in previous studies, whereas it is varying in the present study. The phase and group velocities are calculated by using variable $\alpha$ and compared to those of the linear Stokes wave theory and previous studies. It is found that the present study produces the best match to the linear Stokes theory.

• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제13권1_2호
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• pp.53-65
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• 2003

Here we present a study of small-amplitude, shallow water waves on sloping beds. The beds considered in this analysis are linear and quadratic in nature. First we start with stating the relevant governing equations and boundary conditions for the theory of water waves. Once the complete prescription of the water-wave problem is available based on some assumptions (like inviscid, irrotational flow), we normalize it by introducing a suitable set of non-dimensional variables and then we scale the variables with respect to the amplitude parameter. This helps us to characterize the various types of approximation. In the process, a summary of equations that represent different approximations of the water-wave problem is stated. All the relevant equations are presented in rectangular Cartesian coordinates. Then we derive the equations and boundary conditions for small-amplitude and shallow water waves. Two specific types of bed are considered for our calculations. One is a bed with constant slope and the other bed has a quadratic form of surface. These are solved by using separation of variables method.

• Ocean Systems Engineering
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• 제2권2호
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• pp.147-158
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• 2012

A time-domain simulation of a land-based Oscillating Water Column (OWC) with various irregular waves as a form of PM spectrum is performed by using a two-dimensional fully nonlinear numerical wave tank (NWT) based on the potential theory, mixed Eulerian-Lagrangian (MEL) approach, and boundary element method. The nonlinear free-surface condition inside the OWC chamber was specially devised to describe both the pneumatic effect of the time-varying pressure and the viscous energy loss due to water column motions. The quadratic models for pneumatic pressure and viscous loss are applied to the air and free surface inside the chamber, and their numerical results are compared with those with equivalent linear ones. Various wave spectra are applied to the OWC system to predict the efficiency of wave-energy take-off for various wave conditions. The cases of regular and irregular waves are also compared.

• 대한안전경영과학회지
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• 제11권4호
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• pp.139-145
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• 2009

The present study is to investigate the effect of wave-structure interaction such as wave oscillation. The theoretical method is based upon the linear diffraction theory obtained by the boundary element method. The water depth and incident wave period in fluid region are assumed to be constant. To investigate the wave interaction due to offshore structures, the numerical program has been developed and the simulation has been carried out by varying the conditions of distance and width of offshore structures. This study can effectively be utilized for safety assessment to various breakwater systems and layout of offshore breakwater in the ocean and coastal field. It can give information for the safety to construct offshore structure and revetment in coastal region.