This paper describes the effect of wave control using submerged flat plate by the numerical calculation and the hydraulic model test. The boundary element method is used to develop a numerical solution for the flow field caused by monochromatic oblique waves incident upon an infinitely long, sumerged flat plate situated in arbitrary water depth. The effect of wave blocking is examined according to the change of length, submerged depth of flat plate and incident angles. Numerical results show that longer length, shallower submergence of flat plate and larger incident angles enhance the effect of wave blocking. To validate numerical analysis method, hydraulic model test was conducted in 2-D wave flume with 60 cm metal sheet. Reflected waves are extracted from water surface elevation in front of the location of a submerged plate by least square method with 3 wave gages. From comparing experimental results with numerical results, efficiency of numerical analysis method by this study could be confirmed well within wide ranges of wave frequencies.
The aim of this experimental study was to analyze the effect of the shape parameters and chamber pressure of a land-based oscillating water column (OWC) in regular incident waves. The magnitude of the free surface elevations inside the chamber was measured in a two-dimensional wave tank for various chamber skirt drafts and bottom slope angles. The surface elevations were also measured under both open chamber and partially open chamber conditions. From these measurements, the optimum shape of the OWC device could be predicted for the maximum wave energy conversion efficiency. It was found that the resonance frequency of the OWC system associated with incident waves moved toward the long wave region with increments of the draft of the chamber skirt and bottom slope. The behavior of the free surface elevation inside the chamber was also found to be dependent on the chamber pressure.
진동수주형 파력발전장치는 가장 널리 사용되는 파력에너지 변환장치이다. 시스템의 작동성능은 1차 변환장치인 공기실 성능과 2차 변환장치인 터빈의 성능에 지배적인 영향을 받는다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 터빈의 영향을 시스템에 적용하기 위하여 오리피스 모델을 채택하여 성능을 검증하였고 공기실 성능예측을 위하여 VOF 기반의 수치조파수조가 사용되었다. 터빈의 영향을 고려했을 때, 공기실 내부에서 일어나는 공기와 물의 복잡한 상호작용을 수치적인 방법을 이용하여 예측하였다. 입사파 조건 및 다양한 공기실 형상이 시스템 성능에 미치는 영향에 대하여 고찰하였고, 터빈의 영향을 고려한 공기실 내의 수면, 압력, 유량의 변화를 실험적 및 수치적으로 고찰하여 비교분석을 수행하였다.
An experimental study on the hydrodynamic performance of a backward bent duct buoy (BBDB) was performed in a 2D wave tank. The BBDB is one of the promising oscillating water column (OWC) types of floating wave energy converters. Two different corner-shaped BBDBs (sharp-corner and round-corner) were used to measure the maximum chamber surface elevations and body motions for various incident wave conditions, and their hydrodynamic characteristics were compared. In order to investigate the effect of the pneumatic pressure inside the chamber, the heave and pitch angle interacted with elevations were compared for both open chamber and partially open chamber BBDBs. From the comparison study, the deviation in the chamber surface elevations between the two shapes of BBDBs was found to be significant near the resonance period, which may be explained by viscous energy loss. It was also found that the pneumatic pressure noticeably affected the chamber surface elevation and body motions.
본 연구에서는 인천광역시 중구 을왕동 충의휴양소 전면 해역에서의 과거 침식이력 및 현황을 세밀히 조사하고 해안선 침식원인을 찾기 위해 파랑 및 해빈류 등을 조사하여 분석 하였다. 관측결과 유의파고($H_{1/3}$)는 0.07~1.57 m의 범위로 나타났고, 평균값은 0.21 m로 나타났다. 또한 최대파고($H_{max}$)는 0.02-4.76m 범위로 나타났고, 평균값은 0.27 m로 나타났다. 파랑변형 수치모형실험을 통해 법선파고 및 주기를 산정하였고, 50년 빈도 설계파고는 0.82 m~3.75 m의 범위를 나타내었다. 해빈류 실험 결과 이안제 및 도류제 설치 이후 충의 휴양소 해안 부근의 해빈류가 감소하는 경향을 나타냈다. 반면, 마루높이를 5 m까지 높였을 경우에는 큰 변화가 없었지만 8m로 높이면 낮아진 수심의 영향으로 강한 해빈류가 수중방파제 주변에 발생하였다. 또한, 충의휴양소의 주된 침식원인은 외해로부터 입사하는 파랑특성이 백사장 전면에 집중적으로 내습하기 때문이다. 백사장 전면으로 집중되는 파의 변형으로 백사장과 평행하게 흐르는 연안류와 횡단방향으로의 이안류를 추가적으로 유발시킴으로써 연안표사가 전면외해로 이동/유출하기 때문으로 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 백사장 원상복구 및 효율적인 침식방지시설 선정의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
홍수와 같은 수문 재해를 예측하고 예방하기 위해서는 강우량을 정확하게 추정해야한다. 본 연구에서는 전파강수계의 다중 고도 관측 데이터를 사용한 면적 평균 강우량 추정 방법을 개발하였다. 소형 전파강수시스템은 K 대역 이중 편파 기술을 사용하여 매우 짧은 거리를 관측하는 소형 레이더이다. 면적 평균 강우 추정 방법은 관측 거리와 시간이 매우 짧기 때문에 관측 범위에서 강우 변동이 작다는 가정을 기반으로 한다. 제안된 방법은 지상우량계 및 파시벨우적계와 같은 지상 장비와 비교하여 평가되었다. 비교 평가된 강우 사상들에 대해 전파강수계로부터 추정된 평균강우와 지상장비로부터 관측된 강우량이 잘 일치함을 보여준다.
Here we consider the evaluation of the the dynamic component of the second order force due to wave diffraction by a circular cylinder analytically and numerically. The cylinder is fixed, vertical, surface piercing in water of finite uniform depth. The formulation of the wave-structure interaction is based on the assumption of a homogeneous, ideal, incompressible, and inviscid fluid. The nonlinearity in the wave-structure interaction problem arises from the free surface boundary conditions, namely, dynamic and kinematic free surface boundary conditions. We expand the velocity potential and free surface elevation functions in terms of a small parameter and then consider the second order diffraction problem. After deriving the pressure using Bernoulli's equation, we obtain the analytical expression for the dynamic component of the second order force on the cylinder by integrating the pressure over the wetted surface. The computation of the dynamic force component requires only the first order velocity potential. Numerical results for the dynamic force component are presented.
풍파가 그 생위영역을 벗어나 전이해 갈 경우 스펙트럼의 폭은 side band instability 등으로 인해 증가하게 되는데 이 경우 비선형불규칙파의 추계학적 성질에 대해서는 거의 규명된 바 없으나 간략화된 Longuet-Higgins의 파랑모형을 토대로 비선형 불규칙파의 파봉에 대한 확률밀도함수를 유도하였으며 모의 결과 스펙트럼 폭이 peak의 분포에 지대한 영향을 미치며 비선형의 정도가 심화될 경우 유의파고는 증가하는 것으로 밝혀졌다.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제4권3호
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pp.281-290
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2012
Hydrodynamic analysis of a surface-piercing body with an open chamber was performed with incident regular waves and forced-heaving body motions. The floating body was simulated in the time domain using a 2D fully nonlinear numerical wave tank (NWT) technique based on potential theory. This paper focuses on the hydrodynamic behavior of the free surfaces inside the chamber for various input conditions, including a two-input system: both incident wave profiles and forced body velocities were implemented in order to calculate the maximum surface elevations for the respective inputs and evaluate their interactions. An appropriate equivalent linear or quadratic viscous damping coefficient, which was selected from experimental data, was employed on the free surface boundary inside the chamber to account for the viscous energy loss on the system. Then a comprehensive parametric study was performed to investigate the nonlinear behavior of the wave-body interaction.
Subsurface pressure gauge has many advantages in measuring a wide range of wave spectra in coastal waters from wind waves to long waves. However, a shortcoming of the gauge is related to the difficulties in recovering surface wave spectra from subsurface pressure records. In this study, the effect of current on the pressure transfer function of the pressure gauge, and hence on the surface wave energy spectrum, was investigated by analyzing the subsurface pressure data based on the linear wave theory. For this purpose, laboratory experiments were carried out in a wave-current flume. Subsurface pressure records, as well as the surface elevation data, were obtained simultaneously under different wave and current conditions. Pressure transfer functions were obtained and compared with those estimated from the linear wave theory, both with and without inclusion of the current-effect. It was established that wave spectra obtained from subsurface pressure gauge were in closer agreement with those from surface wave gauge when current-effect on the pressure transfer function was taken into consideration for analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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