한국해안해양공학회지 (Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers)

한국해안·해양공학회 (Korean Society of Coastal and Ocean Engineers)
권호 표지

불규칙파동장에 있어서 VOF법에 의한 투과성잠제의 파랑제어 특성에 관한 연구

A Study of the Wave Control Characteristics of the Permeable Submerged Breakwater using VOF Method in Irregular Wave Fields

  • 김도삼 (한국해양대학교 공과대학 토목환경시스템공학부) ;
  • 이광호 (나고야대학교 대학원 공학연구과) ;
  • 유현상 (한국해양대학교 공과대학 토목환경시스템공학부) ;
  • 김창훈 (한국해양대학교 공과대학 토목환경시스템공학부) ;
  • 손병규 (국립수산과학원)
  • 발행 : 2004.09.01
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초록

최근 입사하는 파랑으로부터 해역을 보호하기 위해 다양한 형태의 해안구조물이 건설되어 왔다. 그 중에서 잠제는 경관성, 시공성, 환경성 측면의 우수한 장점 때문에 소파 및 표사제어 구조물로 폭넓게 사용되고 있다. 본 연구에서는 불규칙파동장에 설치된 VOF법에 기초한 2차원 수치파동수로를 적용하여 투과성잠제 배후에서 파랑에너지 변화특성과 전달율에 대하여 수치적으로 검토하였다. 주파수스펙트럼 해석결과로부터 쇄파가 발생한 경우 일렬 투과성잠제는 스펙트럼 피크가 단주기 쪽으로 이동하였으며, 이열 투과성잠제는 전 주기대에 걸쳐 파랑 에너지가 고르게 분포하고 있었다. 쇄파가 발생하지 않은 경우 투과성잠제 배후에서의 스펙트럼 피크는 유의주기대에서 나타나고 있었다. 투과율의 해석결과로부터 쇄파가 발생한 경우보다 쇄파가 발생하지 않은 경우에 투과성잠제 배후로 상당량의 파랑에너지가 전달되는 것을 확인할 수 있었다.

The different types of coastal souctures have been constructed for the protection of coastal region from the incident waves. Among them. the permeable submerged breakwater has been widely used as a wave dissipater and sediment transport controller because of its excellent advantages in scenery effects, construction efficiency and environment aspects. This study numerically investigated the characteristics of wave energy variations and transmission coefficient at the rear of the permeable submerged breakwater installed in the irregular wave field. To analyze it's performance numerically, a two-dimensional numerical wave flume based on VOF method was used. A frequency spectral analysis showed that the spectral peak moved to the short-period in the one-row submerged breakwater, and the wave energy was distributed evenly for the whole period in the two-row submerged breakwater in the case of breaking on the submerged breakwater. The spectral peak was shown to be converged within the significant wave period at the rear of the permeable submerged breakwater in the case of non-breaking conditions. From the result of transmission coefficients analysis. it was confirmed that a considerable quantity of wave energy was transmitted to the rear of the permeable submerged breakwater in the case of non-breaking rather than breaking.

키워드

참고문헌

  1. 김도삼 (2000). 다열잠제에 의한 파랑의 전달율과 반사율. 대한토목학회논문집, 20(1-B), 85-94
  2. 김도삼, 이광호 (2002). 월파를 허용하는 투과성 방파제의 파랑변형에 관한수치해석.한국해양공학회지, 16(2), 1-5
  3. 김도삼, 이광호, 김정수 (2002). 수중투과성구조물에 의한 쇄파를 수반한 파랑변형 및 유속장 해석. 한국해안 . 해양공학회지, 14(2), 171-181
  4. 김도삼, 이광호, 허동수, 김정수 (2001). VOF법에 기초한 불투과잠제 주변파동장의 수치해석. 대한토목학회논문집, 21(5-B), 551-560
  5. 김도삼, 허동수, 윤덕영, 정연태 (1997). 수치파동수조 중에 놓인 잠제에 의한 쇄파의 수치해석. 대한토목학회논문집, 17(2-3), 251-259
  6. 김도삼,허동수,정연태, 윤덕영 (1998). 투과성잠제에 의한 쇄파의 수치해석에 관한 연구. 대한토목학회논문집, 18(2-1), 59-65
  7. 이광호 (2002). VOF법에 의한 불투과성잠제 및 투과성잠제 주변 파동장의 쇄파를 포함한 FULL NONLINEAR 해석에 관한 연구. 석사학위논문, 한국해양대학교
  8. 유현상 (2004). 2차원 불규칙 파동장에 있어서 V0F법에 기초한 잠제에 의한 파랑에너지의 변화특성에 관한 연구. 석사학위논문, 한국해양대학교
  9. 허동수, 김도삼 (2003). VOF법에 의한 불규칙파동장에 있어서 불투과잠제에 의한 파랑에너지 변형 특성. 한국해안 . 해양공학회지, 15(4), 207-213
  10. 해양수산부 (1999). 港灣 및 漁港設計基準 (上)
  11. Brorsen, M. and Larsen, J. (1987). Source generation of non-linear gravity waves with the Boundary integral equation method. Coastal Eng., 11, 93-113 https://doi.org/10.1016/0378-3839(87)90001-9
  12. Dold, J.W. and Peregrine, D.H. (1984). Steep unsteady water waves, An efficient computation scheme. Proc. 19th Coastal Eng. Conf., 1, 955-967
  13. Hinatsu, M. (1992). Numerical simulation of unsteady viscous nonlinear waves using moving grid system fitted on a free surface. J. Kansai Soc. Naval Architects, Japan, 217, 1-11
  14. Hirt, C.W. and Nichols, B.D. (1981). Volume of fluid(VOF) method for dynamics of free boundaries. J. Comp. Phys., 39, 201-225 https://doi.org/10.1016/0021-9991(81)90145-5
  15. Kioka, W. (1983). Numerical analysis of breaking waves in a shallow water. Coastal Eng. in Japan, 26, 11-18
  16. Lehmer, D.H. (1951). Mathematical methods in large-scale computing units. Proceedings of the Second Symposium on Large Scale Digital Computing Machinery, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts. 141-146
  17. Longuet-Higgins, M.S. and Cokelet, E.D. (1976). The deformation of steep surface waves on water.I. A Numerical Method of Computation, Proc. Roy. Soc. Lond., 350, 1-26 https://doi.org/10.1098/rspa.1976.0092
  18. Mitsuyasu, H. (1970). On the growth of spectrum of wind-generated waves(2)-spectral shape of wind waves at finite fetch. Proc. Japanese Conf. Coastal Engrg., 1-7 (in Japanese)
  19. Troch, P. (1997). V0Fbreak2; A numerical model for simulation of wave interaction with rubble mound breakwaters. Proceeding 27th IAHR Congress, San Francisco, USA, 1366-1371
  20. van der Meer, J.W., Petit, H.A.H., van den Bosch, R., Klopman, G. and Broekens, R.D. (1992). Numerical simulation of wave motion on and in coastal structures, Proceeding 23rd International Conference on Coastal Engineering, Venice, Italy, 1772-1784
  21. Welch, H.E., Harlow, F.H., Shannon, H.P. and Daly, B.J. (1966). The MAC method-A computing technique for solving viscous incompressible, transient fluid flow problem involving free surfaces.
  22. 中村充, 白石英彦, 佐ァ木泰雄 (1966). 潛湜による消波について. 第13回海岸工學講演倉講演集, 76-79
  23. 合田良實 (1977). 港灣構造物の耐波設計. 麗島出版倉, 日本
  24. 加藤始 (1992). 透過潛堤による波高減衰效果と堤內水位上昇 に關する硏究. 海岸工學論文集, 39, 636-640
  25. 權赫珉 (1996). 複合斷面による不規則波浪の碎破燮形に開す る硏究. 工學博士學位論文, 橫浜國立大學大學院, 日本
  26. 許東秀,水谷法美(2000). 潛堤上の擬岩に作用する不規則波 の波力特注とその豫測手法. 海岸工學論文集, 47, 751-755
  27. 蔣勤,高橋重誰,村西佳美,磯部雅彦(2000). 波 . 地盤 . 構造 物の相互作用に關するVOF-FEM豫測デルの開發. 海岸エ 學論文集, 47, 51-55
  28. 海岸開發技術硏究七ンタ- (2001). CADMAS-SURf數値波動 水路の開發 . 硏究. 財團法人 海岸開務技術硏究センタ-, 日本