Lee, Jun Hyeong;Jung, Uk Jin;Bae, Ju-Hyun;Lee, Kwang-Ho;Kim, Do-Sam
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.31
no.5
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pp.294-304
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2019
This study evaluates the variation characteristics of wave fields (transmission ratio, wave height, time-averaged velocity and time-averaged turbulent kinetic energy) for two-dimensional low-crested structure by olaFlow model based on the two-phases flow numerically. In addition, the present numerical results are verified by comparing with the existing experimental results. The time-averaged velocity, one of various numerical results is formed counterclockwise circulating cell on the front of structure and is occurred strong uni-directional flow on onshore side. It is shown that these are closely related to the factors such as overtopping, etc.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.9
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pp.68-75
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2017
This paper presents the experimental and theoretical results of the dynamic responses of a pendular energy extractor in a two-dimensional wave channel. By adopting a wave maker with varying wave height and period, the dynamic responses of the pendular buoy were experimentally obtained. Furthermore, with the aid of the co-simulation of moving particle analysis and rigid dynamic analysis, the dynamic responses of the pendular system were evaluated. In order to validate the feasibility of the proposed wave power generator, the force tuning of the pendular system with restoring energy was carried out. The results provide proof of concept data for the development and design of a commercial model for horizontal wave power generators in the shoreline area.
Waves progressing into the coastal area can be amplified, swashed and overtopped by a wave overtopping control structure, and it converts the kinetic energy of the waves to the potential energy with a hydraulic head above the mean sea level by conserving the overflow in a reservoir. Then the potential energy in the form of hydraulic head can be converted to electric power utilizing extremely low-head hydraulic turbine. This study aims to find the most optimal shape of wave overtopping structure which maximizes overtopping volume rate of sea water. Laboratory experiments for the performance evaluation of wave overtopping control structures were carried out in three dimensional wave tank, and the three dimensional structure models with planar wave concentration shapes(B/b) were manufactured into five classes, which were optimized by cross sectional parameters of the structure, ie, length of ramp(l), gradient of inclined ramp($cot{\phi}$) and freeboard height of the wave overtopping structure($h_e$) proposed by Shin and Hong(2005). The wave overtopping discharges were investigated with 20 incident wave conditions and wave directions of $0^{\circ},\;15^{\circ},\;30^{\circ}$.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.31
no.3
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pp.170-179
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2019
In this study, the wave responses in a 'Y'shape water channel resonator for amplifying wave energy of a low density has been investigated. A water channel resonator is composed of the long channel and wave guider installed at the entrance. If the period of the incident waves coincides with the natural period of the fluid in a water channel resonator, resonance occurs and the internal fluid amplifies highly to a standing wave form. In order to analyze the wave response in a water channel resonator, we used the matched asymptotic expansion method and boundary element method. The both results were in good agreement with the results of the model test carried out in the two-dimensional wave tank of Jeju National University. Wave guider has an optimum length and installation angle according to the period of the incident wave, and especially effective in enhancing the amplification factor in a period range deviated from the resonance period. It is expected that the wave energy can be effectively extracted by placing the point absorber wave energy converter at the position of anti-node where the maximum wave height is formed by the internal fluid resonance.
We analyzed the 3-D characteristics of the dynamic response of seabed around a submerged breakwater due to wave loading using a 3-D numerical scheme (LES-WASS-3D). Using our model, which considers the wave-structure-sandy seabed interactions in a 3-D wave field, we were able to investigate the 3-D characteristics of the pore-water pressure in the seabed around the submerged breakwater under various incident wave conditions. To verify the 3-D numerical analysis method suggested in this study, we compared the numerical results with the existing experimental results and found good agreement between them. The numerical analysis reveals that high pore-water pressure in the seabed is generated below a large wave height at the front slope of the submerged breakwater. It was also shown that the non-dimensional pore-water pressure in the seabed increases as the wave period increases because the wave energy dissipation decreases on the submerged breakwater and seabed as the wave period increases.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.7
no.6
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pp.1056-1063
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2015
Waves can be expressed in terms of a spectrum; that is, the energy density distribution of a representative wave can be determined using statistical analysis. The JONSWAP, PM and BM spectra have been widely used for the specific target wave data set during storms. In this case, the extracted wave data are usually discontinuous and independent and cover a very short period of the total data-recording period. Previous studies on the continuous wave spectrum have focused on wave deformation in shallow water conditions and cannot be generalized for deep water conditions. In this study, the Generalized Extreme Value (GEV) function is proposed as a more-optimal function for the fitting of the continuous wave spectral shape based on long-term monitored point wave data in deep waters. The GEV function was found to be able to accurately reproduce the wave spectral shape, except for discontinuous waves of greater than 4 m in height.
Sung-Hwan An;Jong-Hyun Lee;Geun-Gon Kim;Dong-hoon Kang
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.7
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pp.992-1001
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2023
OWEC (Overtopping Wave Energy Converter) is a wave power generation system using the wave overtopping. The performance and safety of the OWEC are affected by wave characteristics, such as wave height, period. To mitigate this issue, optimal OWEC designs based on wave characteristics must be investigated. In this study, the environmental conditions along the Ulleungdo coast were used. The hydraulic efficiency of the OWEC was calculated using SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) by comparing 4 models that changed the substructure. As a result, it was possible to change the substructure. Through design optimization, a new truss-type structure, which is a substructure capable of carrying the design load, was proposed. Through a case study using member diameter and thickness as design variables, structural safety was secured under allowable stress conditions. Considering wave load, the natural frequency of the proposed structure was compared with the wave period of the relevant sea area. Harmonic response analysis was performed using wave with a 1-year return period as the load. The proposed substructure had a reduced response magnitude at the same exciting force, and achieved weight reduction of more than 32%.
This study for the understanding of the radiation environment according to the altitude in urban area in the summer observes the long and short wave radiation environment at the 4 urban areas with different height and the 1 suburban area. The results of this study are as follows. (1) When the altitude was high, the more short wave radiation was observed. (2) As the altitude was high, the temperature of atmosphere got lower. And because of that the downward long wave radiation was also lower. This general trend was confirmed through the study. (3) Through the observation of long wave radiation, the upper atmosphere of suburban area had the atmosphere characteristic which the temperature was rising and decreasing faster. Therefore, the difference radiation characteristics between the urban and suburban area were confirmed. (4) The result of the ratio of short wave radiation to long wave radiation(short wave radiation/long wave radiation) according to the altitude and location, the value was increased when the distance was far from the artificiality structure or a heat source, and the urban effect became smaller. Thus, it is expected that the ratio will be an evaluation index for evaluating urbanization effect.
This paper deals with the resonant type of a WEC (wave energy converter) and the determination method of its geometric parameters which were obtained to construct the robust and optimal structure, respectively. In detail, the optimization problem is formulated with the constraints composed of the response surfaces which stand for the resonance period(heave, pitch) and the meta center height of the buoy. Use of a signal-to-noise ratio calculated from normalized multi-objective results with the weight factor can help to select the robust design level. In order to get the sample data set, the motion responses of the power buoy were analyzed using the BEM (boundary element method)-based commercial code. Also, the optimization result is compared with a robust design for a feasibility study. Finally, the power efficiency of the WEC with the optimum design variables is estimated as the captured wave ratio resulting from absorbed power which mainly related to PTO (power take off) damping. It could be said that the resultant of the WEC design is the economical optimal design which satisfy the given constraints.
Wave profiles coming with oblique angle to trapezoidal submerged breakwater on the porous seabed are computed numerically by using a boundary element method. The analysis method is based on the wave pressure function with the continuity in the analytical region including fluid and structure. When compared with the existing results on the oblique incident wave, the results of this study show good agreement. The fluctuation of wave profiles is increased in the rear of the submerged breakwater due to the increase of the transmission coefficient, as the incident angle increases. In addition, in the case of the wave profiles passing over the submerged breakwater on porous seabed, it is able to verify that the attenuation of wave height occurs more significantly due to the wave energy dissipation than that of passing over the submerged breakwater on the impermeable seabed. The results indicate that wave profile own high dependability regarding the change of oblique incident waves and porous seabed. Therefore, the results of this study are estimated to be applied as an accurate numerical analysis referring to oblique incident waves and porous seabed in real sea environment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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