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수중투과성구조물에 의한 쇄파를 수반한 파랑변형 및 유속장 해석
김도삼,이광호,김정수 한국해안해양공학회 2002 한국해안해양공학회 논문집 Vol.14 No.2
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 Among various numerical methods of wave transformations including wave breaking by structure, models using VOF(Volume Of Fluid) method to trace free surface are getting into the spotlight recently. In order to analyze wave transformations and velocity of the wave fields due to the permeable submerged breakwater(PSB), This study applied VOF method to the two-dimensional wave channel installed line-source to generate waves and added dissipation zone to offer a non-reflective boundary. Hydraulic experiments was performed to obtain the application of two-dimensional numerical wave channel. The results of numerical experiments using the two-dimensional wave channel agree well with the experimental data. It was shown that vortices are formed behind the PSB, and in case of the 2-rowed PSB they also are occurred in between PSBs, strongly non-linear waves are developed on the crown of the PSB, and the direction of velocities in porous media is determined by the shape of free surface.
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이우동,허동수 대한토목학회 2016 대한토목학회논문집 Vol.36 No.5
Hydrodynamic characteristics of wave propagation through density stratification have not been identified in details. So this studyconducted a numerical simulation using LES-WASS-3D ver. 2.0 for analysis of density current due to water temperature and salinityin order to analyze hydraulic characteristics under wave action in a two-layer density stratified fluid. For the validity and effectivenessof numerical wave tank used, it was compared and analyzed with the experiment to show waveform based on 3rd-order Stoke wavetheory at the internal of a density stratification. Using the results obtained from numerical simulation, the surface and internal waveheights are reduced as the wave propagates in a two-layer density stratified water. And the surface or internal wave attenuation becamemore serious as the vorticities were increased by the velocity difference of wave propagation due to the upper-lower density differencearound the interface of a density stratification. As well, the surface and internal wave attenuations became more serious with higherdensity difference and depth ratio between upper and lower layers when the wave propagates through a density stratification 아직까지 밀도성층을 통과하는 파랑변형에 관한 동수학적 특성에 대해서 명확히 밝혀진 부분은 그다지 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 2층 밀도성층을 통과하는 파랑의 수리특성을 수치적으로 해석하기 위하여 온도와 염분에 따른 밀도류를 해석할 수 있게 개량된 3차원 수치파동수조(LES-WASS-3D ver. 2.0)를 이용하여 수치시뮬레이션을 수행하였다. 그리고 이용하는 수치파동수조의 타당성 및 유효성을 확인하기 위하여Stokes 3차 파랑이론에 근거한 내부파형을 비교․ 검토하였다. 수치시뮬레이션 결과로부터 밀도성층을 통과하는 수면파 및 내부파의 파고가 감소하는 현상을 알 수 있었으며, 이것은 상 ․ 하층의 밀도차이에 기인한 전파속도 차이로 인하여 계면에서 강한 와도가 발생하기 때문으로 확인되었다. 또한 밀도성층의 밀도차이가 증가할수록, 상․ 하층의 수심비가 증가할수록(상층의 수심이 깊어질수록) 와도가 강하게 발생하여 수면파 및내부파의 파고감쇠를 심화시키는 것을 확인할 수 있었다.
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