• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제32권1호
• /
• pp.69-84
• /
• 2020

자연 해빈은 해양환경에 따라 침·퇴적을 반복하며 고 파랑에 의해 해빈이 대규모로 침식되더라도 폭풍이 잦아들고 다시 너울이 우세한 해양환경이 회복되는 경우 점진적으로 복원되며, 이러한 해빈 복원은 경계층 streaming을 통해 이루어진다. 이처럼 경계층 streaming은 그 공학적 가치에도 불구하고 해안에서 가용한 표사의 대부분이 공급되는 쇄파 역에서의 경계층 streaming에 대한 우리의 이해는 아직 상당히 부족하다. 이러한 인식에 기초하여 본 연구에서는 쇄파역 경계층 streaming 수리특성을 살펴보기 위해 단조 해안과 사주를 포함한 해안에서의 천수 과정을 수치모의하였다. 수치 모의는 Spatially filtered Navier-Stokes Eq., LES(Large Eddy Simulation), Dynamic Smagorinsky 난류모형으로 구성된 정교한 수치모형에 기초하여 수행되었으며, 이 과정에서 k-ε 난류모형과 LES Turbulence Closure가 모의결과에 미치는 영향도 함께 살펴보았다. 모의결과 해안공학계에 잘 알려진 k-ε 난류모형의 한계로 인해 wall function에 기반한 k-ε 난류모형의 경우 LES와 비교하면 저면 인근 유속이 다소 과다하게 모의 되었다. 또한, 바닥과 가까운 해역에서의 유속이 바닥의 영향으로부터 비교적 자유로운 상층부에서의 유속보다 우월한 Longuet-Higgins(1957)가 이야기하는 전형적인 경계층 streaming이 천수 초입부에서부터 쇄파 역 깊숙이까지 존재하는 것을 확인하였다. 또한, 주기가 상대적으로 긴 경우 경계층 streaming의 세기와 생성범위는 해안 방향으로 확대되며 이러한 경향은 경계층 streaming이 바닥 인근에서 진행되는 마찰로 인한 파랑에너지손실로 결과되며 주기가 긴 경우 천수 과정이 일찍 시작된다는 사실을 상기하면 충분히 수용 가능해 보이며, Longuet-Higgins(1957)의 해석 해에서도 같은 경향을 확인할 수 있다.

• Ocean and Polar Research
• /
• 제32권4호
• /
• pp.439-448
• /
• 2010

CTD를 이용하여 용존산소의 농도에 대한 연속적인 관측이 이루어지면서 용존산소 농도 분포의 fine structure에 대한 연구가 가능해졌다. 뿐만 아니라 altimeter로부터 해저 퇴적물 표면에 최대한 가까이 까지 관측이 가능해짐에 따라 해저 경계면에서의 용존산소 농도 분포에 대한 정보를 얻을 수 있게 되었다. 지금까지 동해 울릉분지의 용존 산소 농도의 수직 분포는 동해 북부의 일본 분지와는 수심 300 m 이하에서는 수심에 따라 지속적으로 감소하는 형태를 보이는 것으로 알려져 있다. 그러나 2005년부터 2006년까지 6회에 걸쳐 수심이 1000 m보다 깊은 지역에서 해저퇴적물 상부 100 m 이내의 수심까지 용존산소를 관측한 결과, 울릉분지 내의 용존 산소 농도의 수직분포형태는 3가지로 분류된다. 첫 번째는 지금까지 알려진 바와 같이 수심에 따라 지속적으로 감소하는 형태(Type-1), 두 번째는 Type-1과 같은 형태를 보이다가 해저 경계면 근처에서 급격히 산소의 농도가 줄어드는 형태(Type-2), 세 번째는 해저 경계면 상층에 용존산소 농도의 최소층이 존재하는 형태(Type-3)이다. 울릉분지 수심 1000 m 이상되는 지역에서는 분지 전반에 걸쳐 Type-2 형태로 분포하고 Ulleung Interplane Gap을 포함하여 일본 분지와 가까운 지역에서는 Type-1, 독도 인근 해역에서는 Type-3 형태의 분포를 보인다. 표층 퇴적물에서 유기물 분해를 전제로 해저 경계면의 용존 산소 분포를 이용하여 계산된 표층 퇴적물의 산소 소모율은 $0.2{\sim}5.8\;mmol\;m^{-2}d^{-1}$로 실제 퇴적물 배양을 통해 얻은 산소 소모율 약 $1{\sim}9\;mmol\;m^{-2}d^{-1}$(정 등 2009; 이 등 2010b)와 일치하는 것으로 미루어 볼 때, 울릉분지의 전반에 걸쳐 Type-2와 같은 형태의 분포를 보이는 것은 울릉분지의 표층 퇴적물에서 높은 농도를 보이는 유기물의 분해가 일차적으로 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
• /
• 한국해안해양공학회 1995년도 정기학술강연회 발표논문 초록집
• /
• pp.66-70
• /
• 1995

The oscillatory boundary layer that develops when surface waves propagate over the sea bottom affects many flow-pendent phenomena in the coastal zone. Examples of such phenomena are wave energy dissipation due to bottom friction and the initiation and transport of sediment (Grant and Madsen 1986). In nature the boundary layer under waves will almost always be turbulent (Nielsen 1992). (omitted)

• 대한토목학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.267-277
• /
• 1993

본 논문에서는 유한요소법을 2차원 난류경계층에 적용하였으며, 점성유체의 시간의존 비압축성 운동을 시간과 압력장(場)에서 Navier-Stokes방정식과 vorticity방정식을 이용하여 정식 화하였다. 수치계산방법은 Galerkin방법에 기초하였으며, 난류 경계층의 eddy kinematic viscosity에 대해서는 Prandtl의 혼합거리이론을 도입하였다. 난류 경계층에서 파동에 의한 임의 저면에서 저질의 이동을 수치계산하였다. 유한 요소법에 의해 얻어진 결과는 진동흐름에 의한 경계층과 파동에 의한 경계층에서의 특성의 차이를 분명히 하였다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
• /
• 제25권3E호
• /
• pp.131-136
• /
• 2006

The PML developed for the radio wave propagation is a powerful numerical domain truncation technique. We perform an analytic study on the reflection from the PML inserted in the ocean bottom. In the ocean bottom, we show the PML to have the improved performance but simultaneously the degeneration below the critical angle of the fast ocean bottom. The degeneration of the PML can be simply relaxed by stretching the thickness of the PML or putting the attenuation coefficient to the ocean bottom. As a better solution, we propose the improved truncation technique based on the PML and the non-local boundary condition. Finally, we apply the PML to the acoustic wave propagation using split-step Pade PE solver. For the problems of the ocean waveguide, the numerical efficiency of the PML is examined and the usefulness of the PML is confirmed.

• 한국가시화정보학회지
• /
• 제2권2호
• /
• pp.38-44
• /
• 2004

Theoretical and numerical studies are given to the sink flows within a rotating circular tank driven by the fluid withdrawal from a bottom circular hole. It was found that, when the upper free surface was set with no-slip boundary conditions, the Ekman boundary-layer develops not only above the bottom surface but under the top surface. The sink fluid is coming from the two Ekman layers, and the mass transfer from the bulk, inviscid region is dependent on the rotational speed. It is also remarkable to see that all the fluid gathered along the axis flows in a form of rapidly rotating fluid column haying almost the same diameter as the bottom hole.

• 한국해양학회지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.104-110
• /
• 1983

海洋 亂流境界層內 亂流運動量輸送의 斷續性 現象에 對하여 그 本質을 把握 하고 流體力學的 인 의미를 규명하기 위한 영구를 기원했다.또한 단속성 현상과 작비현상의 상호관계도 아울러 연구했다. 본 연구를 통해 난류경계층내에서도 중간층에 속하는 z/h=0.067층에서는 단속성의 크기가 평균난류운동량 수송의 408배의 달하고 상부층 즉 z/h=0.1층에서는 270배에 달함이 밝혀져,이제까지 보고되었던 Gordon(1974)이나 Heathersaw(1974)의 30배의 월등히 크다는 것이 새로운 사실이다. 일부 학자들은 단속성현상을 자기현상의 반영 또는 자기의 유통계의 부딪혀 나타나는 현상이라고 해석한바 있으나 (Gordon,1974; Heathersaw,1974),본 연구에서 밝혀진바에 의하면,이는 마찰 Reynolds 수가>$10^{5}$인 실제해양의 난류경계층내 난류운동의 특징이라는 사실이다.

• 한국항만학회지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.57-63
• /
• 1995

In this paper we examine the mass transport within the boundary layer near the sea bottom. The fluid domain is seperated into inner and outer region of boundary layers. In outer region, the wave field is assumed to be inviscid and irrotational. When the incident waves enter the arrays of circular cylinders, the scattering of water waves by an array of N bottom mounted vertical circular cylinders is solved using the method proposed by Linton & Evans under the potential theory. In inner region, the Navier-Stokes equation must be satisfied with boundary conditions at the boundary later and bottom is to be represented by the sum of the Eulerian mean drift and the Stokes' drift.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제22권9호
• /
• pp.1229-1237
• /
• 1998

Experiments of shock-wave/turbulent boundary layer interaction were conducted by using a supersonic wind tunnel. Nominal Mach number was varied in the range of 1.6 to 3.0 by means of different nozzles. The objective of the present study is to investigate the effects of boundary layer suction on normal shock-wave oscillations caused by shock wave/boundary layer interaction in a straight duct. Two-dimensional slits were installed on the top and bottom walls of the duct to bleed turbulent boundary layer flows. The bleed flows were measured by an orifice. The ratio of the bleed mass flow to main mass flow was controlled below the range of 11 per cent. Time-mean and fluctuating wall pressures were measured, and Schlieren optical observations were made to investigate time-mean flow field. Time variations in the shock wave displacement were obtained by a high-speed camera system. The results show that boundary layer suction by slits considerably reduce shock-wave oscillations. For the design Mach number of 2.3, the maximum amplitude of the oscillating shock-wave reduces by about 75% compared with the case of no slit for boundary layer suction.

• 한국해양학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.296-303
• /
• 1994

회전하는 원통형 이층 유체에 하층 유체와 동일한 밀도의 유체를 경사진 하층 바 닥의 둘레를 통하여 주입시 하층 내부는 일정한 수직 운동을 하게 되며 이러한 수직운 동은 결국 하층 유체에 Sverdrup type의 운동인 남향의 서안 경계류와 북향의 내부 운 동을 발생시킨다. 이때 $\beta$-효과와 동시에 하층 유체가 상층 경계면과 만나게 하므로써 소위 극전선 효과를 갖고 있는 상층 유체의 운동 특성을 관찰하였다. 서안에서 의 순 압성, 동안에서 의 경압성 운동이 뚜렷하게 나타나고 특히 동안 경계류의 남향과 서안 경계류의 남향은 서안에서 의 이안 현상을 야기시킨다. 상층에 $\beta$-효과를 증가시 서안 경계류의 폭이 감소하는 이안 현상후 내부에 "eddy" 모양의 흐름이 존재한다. 한편 경압성 Rossby wave는 동안 부근에서 뚜렷하게 관측되나 서쪽으로 진행하면서 소멸되 는 현상이 관측되었다. 하층 유체에 국지적 지형 효과서 준 경우 상층수의 서안 경계 류 및 동안 경계류가 민감하게 반응하여 동안에서는 정상파 형태의 운동이 나타나고 서안에서는 이안 현상 없이 경계류의 폭이 증가함을 보인다. 이는 하층의 순압성 운동 이 지형 효과를 느끼는 반면, 그 영향은 상층에 직접전달되지 못하고 있음을 보여주고 있는 것이라 사료된다. 상층의 $\beta$-효과 증가시 internal radius보다 훨씬 큰 규모의 파형이 내부에 존재하는 특성을 보여 주고 있다. 보여 주고 있다.