The distribution of wave heights is assumed to be a Rayleigh distribution, based on the assumption of a narrow band and Gaussian distribution of wave elevation. The present study was started with doubts about the narrow band assumption. We selected the wave spectra widely used to simulate irregular random waves. The wave spectra used in this study included the Pierson-Moskowitz spectrum, Bretschneider-Mitsuyasu spectrum, and JONSWAP spectrum. The directionality of the waves was considered. The cosine 2-l type directional spreading function and mixed form of the half-cosine 2-s type with Mitsuyasu type directional spreading are considered here to investigate the effects of a directional spreading function on random waves. The simulated wave height distribution is compared with a Rayleigh distribution.
Numerical simulation based on the superposition of ring waves generated by the linear periodic source distributions for the plunger type wave maker was accomplished. The characteristics of directional spreading function were investigated. Mirror images are also introduced to consider reflections of side-wall together with the reflection coefficient to account for the imperfect reflection from the real side wall in the long experimental towing tank. Unexpected spurious waves, resulting from the combined effect of finite breadth of segmented wave maker, wavelength and main wave maker, wavelength and main wave propagating direction, were observed in the line source method and also in the analysis of the directivity. The influence of spurious waves to the directional spreading function was also investigated.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.25
no.1
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pp.28-33
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2013
Multidirectional random waves that obliquely approach the shore were found to become directionally asymmetric due to refraction. The directional asymmetry was expressed in terms of the asymmetry parameter which is related to the maximum spreading parameter ($s_{max}$). In this study, we calculate variation of both the asymmetry and maximum spreading parameters at different water depths for various cases of incident wave angles and maximum spreading parameters in deep water. These values are different from Goda and Suzuki (1975) who neglected directional asymmetry of waves. In calculating directional asymmetry and maximum spreading parameters, we use the JONSWAP spectrum (Hasselmann et al., 1973) and Lee et al.'s (2010) directional distribution function. The processes and results are nondimensionalized with significant wave height, peak frequency and peak wave length in deep water.
Field measurements of directional waves were carried out during the summer of 2002 at two coastal sites in water of finite depth. A couple of general purpose instruments were used employing acoustic Doppler technology. The aim of the study was to investigate the spatial behavior of the directional movement of waves as they come ashore. In total,74 tests were carried out during which sea states of low to moderate intensity were recorded. A great number of these runs displayed bimodal characteristics of the spreading function at high frequencies. It was found that in general, the frequency-integrated directional width tends to broaden as the water shoals and when refraction effects are negligible. This is attributed to wave-wave interactions that become pronounced in shallow water. The same directional width showed, also, a tendency to increase with increasing peak frequency of the sea state spectrum. The behavior of the kurtosis of the spreading function was also examined. It was found that for higher frequencies this index tends to increase in wave spectra above a certain sea severity threshold.
It is widely known that infragravity waves can exert significant influence on wave run-up over beaches. Large run-ups can lead to overwash, flooding and severe coastal erosion. In spite of the importance of infragravity waves in relation to wave run-up and coastal erosion, few studies have been carried out with regard to the impact of infragravity waves on nearshore morphodynamics with respect to eastern beaches in Korea. The purpose of this study is to investigate the importance of infragravity waves in nearshore numerical modelling. For the study, XBeach model was set up to analyze morphodynamics in December 2016, in Ilsan beach which is located in Ilsan-dong, Ulsan Metropolitan City. After validation of the XBeach model, numerical experiments were conducted by using various directional spreading coefficients. As the directional spreading coefficients are increased, the effect of infragravity waves is also enhanced by narrowband frequency. With the increasing effect of infragravity waves, the amount of sediment transport is also increased and an erosion dominant pattern is found in the south part of Ilsan beach and a deposition pattern in the north part of the beach mainly due to the wave incident direction of NNE.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.38
no.2
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pp.1-9
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2001
Based on the linear potential theory with the side wall reflection. the directional spectrum waves are numerically simulated by a source distribution method and these together with long-crested irregular waves are also generated at the towing tank of Pusan National University by considering the transfer function of the wave maker obtained from the regular waves. In the numerical simulation, the characteristics of the directional spreading function are investigated by changing the breadth of the wave-maker unit. the width of the towing tank and the wave period. In the experimental generation, the statistical properties and the power spectrums of the long-crested irregular and directional waves are compared along the towing tank length. The directional spreading functions are also investigated at various positions in the tank.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.19
no.1
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pp.29-37
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2007
In this study, transmission and reflection of multi-directional random waves propagating over impermeable submerged breakwaters are calculated by using eigenfunction expansion method. A series of mutiderectional random waves is generated by using the Bretschneider-Mitsuyasu frequency and Mitsuyasu type directional spectrum. Strong reflection is occurred at the Bragg reflection condition of the peak frequency. If the row of breakwaters is fixed at 3 and the relative height of breakwater is fixed at 0.6, more than 25% of incident wave energy is reflected to offshore. It is also found that the reflection of directionally spreading random waves increases as the maximum spreading parameter $s_{max}$ increases.
Wave energy dissipation and energy transfer between wave components, during the directional wave breakings, are investigated. Directional incipient and plunging breakers were generated by focusing the multi-frequency and multi-directional wave components at a designed location, based on a constant wave amplitude and a constant wave steepness frequency spectrum. The time series of surface wave elevation was measured at 9 different locations around the wave focusing point, using a wave gauge array. In order to examine the variation of the directional spreading function, the horizontal velocity of fluid motion was also measured. By comparing energy spectrums, before and after the breaking, the characteristics of energy dissipation and energy transfer, caused by wave breaking, are investigated. Their dependencies on directionality, as well as frequency, are analyzed. The breakings significantly dissipate wave energy, through energy transfer, in the upper region of the peak-frequency band, while enhancing wave energy in the low-frequency band.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.41
no.1
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pp.1-7
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2004
GUI program for analyzing directional spectrum waves is introduced in this paper Basically, MLM (Maximum Likelihood Method) was used for this program which was additionally consisted of performing spectral and time domain analysis for two dimensional irregular waves. Moreover, the directionality of directional spectrum waves generated by single summation and double summation method was investigated based on MLM. The directionality from each summation method has good agreement compared with that of target wave spreading function in the case of single wide directional spectrum waves. In addition to this, the resolution of directionality in double summation method was investigated as introducing coherence function between each wave component
A three-dimensional multidirectional nonlinear numerical wave tank (NWT) based on the Navier-Stokes equations and the Finite Volume Method (FVM) is developed by using the two-phase hydrodynamic flow solver naoe-FOAM-SJTU based on the open source toolbox OpenFOAM. The free surface is capturing with the Volume Of Fluids (VOF). The directional wave including Stokes wave, solitary wave and nonlinear wave are simulated and verified. The multi-directional waves are also simulated with particular wave spectral such as JONSWAP and wave directional spreading function. The obtained numerical results show the capability of the solver to generate different type of multidirectional nonlinear waves accurately. Meanwhile, it implies that the presented NWT can easily extend to model the wave-structures interactions, which will be great help to the offshore structures design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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