Wave Responses of Buoyant Flap-typed Storm Surge Barriers - Numerical Simulation

부유 플랩형 고조방파제의 파랑응답 - 수치모의

  • Jeong, Shin-Taek (School of Civil, Environmental and Urban Engineering, Wonkwang University) ;
  • Ko, Dong-Hui (School of Civil, Environmental and Urban Engineering, Wonkwang University) ;
  • Park, Woo-Sun (Coastal Engineering and Ocean Energy Research Department, Korea Ocean Research and Development Institute)
  • 정신택 (원광대학교 토목환경공학과) ;
  • 고동휘 (원광대학교 토목환경공학과) ;
  • 박우선 (한국해양연구원 연안개발에너지연구부)
  • Published : 2009.04.30

Abstract

In this paper, wave responses of buoyant flap-typed storm surge barriers was studied numerically. Wave motions were modeled by using a linear potential wave theory, and behaviors of structures were represented as a Newton's 2nd law of motion. The near field region of the fluid was discretized as conventional quadratic iso-parametric elements, while the far field was modeled as infinite elements. Comparisons with the results from hydraulic model tests show that the present model gives good results. By using the model, the applicability of a buoyant flap-typed storm surge barrier in Masan bay was investigated considering field environmental conditions.

본 논문에서는 부유 플랩형 고조방파제의 응답특성에 대해서 연구하였다. 효율적인 연구를 위하여 파동장은 선형 포텐셜 이론을 적용하여 모형화하였으며, 구조물의 운동은 Newton의 운동 제2법칙을 사용하여 나타내었다. 유체 영역은 통상의 2차 보간함수를 갖는 등매개변수요소로 모형화하였으며, 방사경계조건에 접하는 외부 영역은 무한요소로 처리하였다. 수리실험결과와의 비교를 통하여 수립된 수치모델의 타당성을 입증하였으며, 개발된 수치모델을 이용하여 마산만에 부유 플랩형 고조방파제 적용가능성에 대해서 살펴보았다.

Keywords

References

  1. http://www.salve.it/uk/default.htm
  2. 김용희 (2004). 태풍 ‘매미’에 의한 해일피해 원인조사 및 재해방지대책. 대한토목학회 부산·울산·경남지회, 마산시
  3. 박우선, 이달수, 오영민, 정원무 (1991). 연직 2차원 회절 및 방사문제 해석을 위한 무한요소. 한국해안해양공학회지, 3(4), 235-243
  4. 서경덕, 지창환 (2007). 다열 커튼월 파일 방파제에 의한 규칙파의 반사 및 투과. 한국해안해양공학회지, 18(2), 97-111
  5. 이동영 (2006). 해일피해 예측 정밀격자 수치모델 구축 및 설계해면 추산(I), 국토해양부, 한국해양연구원
  6. 이동영 (2007). 해일피해 예측 정밀격자 수치모델 구축 및 설계해면 추산(II), 국토해양부, 한국해양연구원
  7. 이종찬, 권재일, 박광순, 전기천 (2008). 해일고 산정 수치모의 실험, 태풍 매미. 한국해안해양공학회지, 20(1), 93-100
  8. 정신택, 김정대, 고동휘, 박우선 (2008). 부유 플랩형 고조방파제의 파랑 반사 및 전달 - 수리실험. 한국해안해양공학회지, 20(2), 238-245
  9. 조일형, 고혁준 (2007). 원형 파일 방파제에 의한 반사율과 투과율. 한국해안해양공학회지, 19(1), 38-44
  10. Arikawa, T., Nakano, F., Nomura, H., Shimosako, K., Miyajima,S., Kobayashi, M., Toraishi, T., Arai, K. and Kihara,K. (2007). Hydraulic characteristics of buoyancy-drivenvertical piling breakwater for tsunami and wind wave. Technical Note of The Port and Airport Research Institute, No.1156
  11. Bennett, G.S., Meiver, P. and Smallman, J.V. (1992). A Mathematical model of a slotted wavescreen breakwater. Coastal Engineering. 18, 231-249 https://doi.org/10.1016/0378-3839(92)90021-L
  12. Colamussi, A. (1992). Venice high water barriers problem analysis ad design approach. Proc. of the short course on design and reliability of coastal structures, ICCE 1992
  13. Dhatt, G. and Touzot, G. (1984). The finite element method displayed. John Wiley and Sons, 509
  14. Eprim, Y. (2005). Venice mobile barriers project: Barrier caissons construction details. Flooding and Environmental Challenges for Venice and its Lagoon: State of Knowledge, Cambridge University Press
  15. Jeong, W-M., Park, W-S. and Lee K-S. (1998). Long-period wave responses in a harbor with narrow mouth, 26th ICCE, Denmark, pp. 1182-1195
  16. Mei, C.C. (1989). The applied dynamics of ocean surface waves, World Scientific
  17. Park, W-S. Kim, B-H., Suh, K-D. and Lee, K-S. (2000). Scattering of irregular waves by vertical cylinders, Coastal Engineering Journal, Vol. 42, No. 2
  18. Shimosako, K., Miyajima, Kiyomiya, O., Nakayasu, K., Ookubo, H. and Yui, T. (2007). Hydraulic characteristics of flap gate for storm surge and tsunami. Technical Note of The Port and Airport Research Institute, No.1155
  19. Sollitt, C.K., Chung-Pan, L., William, G.N. and Thomas, J.P. (1986). Mechanically Coupled Buoyant Flaps: Theory and Experiment. Coastal Engineering, 2445-2459
  20. Sommerfeld, A. (1949). Partial differential equations in physics. Academic Press, New York, 181-200
  21. Suh, K-D. and Park, W-S. (1995), Wave Reflection from Perforated-Wall Caisson Breakwaters, Coastal Engineering, Vol. 26