Abstract
In the narrow water channel, which has been frequently deployed in the artificial canal in the South Korea due to the lack of available land, solitary wave type ship induced waves can occur. In order to test this hypothetical view, we carried out the numerical simulation. Numerical model consists of Navier-Stokes Equations and VOF, and the verification is implemented using the data by PIANC (1987) and the analytical model derived in this study. It was shown that numerically simulated front wave height are much larger than the one by PIANC (1987), and the fluctuation of free surface near the channel bank persists much longer (around 20s). For the case of stern waves, numerically simulated wave height are somewhat smaller than the data by PIANC (1987). These results seriously deviates from the general characteristics of ship induced waves observed in the wide water channels, and leads us to conclude that ship induced waves is severely affected by the width of water channel. It was also shown that the currents from the channel banks toward a ship, and currents from the ship toward the channel banks are alternatively occurring due to reflection at the channel banks. The velocity of currents reaches its maximum at 0.90 m/s, and these values are sustained through the entire depth. which implies that severe scourings at the channel bottom can be underway.
가용한 토지의 부족으로 현재 우리나라 인공운하에서 흔히 관측되는 협수로에서는 고립파 형태의 항주파가 생성되는 것으로 추정된다. 본고에서는 이러한 가설을 확인하기 위해 수치모의를 수행하였다. 수치모의는 삼차원 Navier Stokes 식과 VOF에 기초하여 수행되었으며, 수치모형의 검증은 현재 우리에게 가용한 운하 설계기준 중 가장 빈번히 언급되는 PIANC (1987) 설계안과 본고에서 유도된 해석해에 기초하여 수행되었다. 모의결과, 고립파형태의 항주파가 관측되었으며, 하안 인근에서 계측된 선수파 파고의 경우 수치모의 결과는 PIANC (1987) 설계안을 상회하였으며 상당히 오랜 기간 (이십초 내외) 지속되었다. 선미파의 경우는 하회하였다. 이러한 결과는 광역수로에서 관측되는 항주파의 일반적인 특성과는 상이한 것으로 좁은 수로 폭이 항주파 특성에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 또한 선박의 협수로 통과시 선박을 중심으로 양안으로 진행되는 흐름과, 반사로 인해 양안에서 선박으로 진행되는 흐름이 교대로 출현하였으며 이 때 최대 0.90 m/s의 유속이 전 수심대역에서 비교적 균일하게 유지되어, 상당한 쇄굴이 진행될 수 있다고 판단된다.
