• 제목/요약/키워드: wave maker

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고차 스펙트럴법에 의한 2차원 수치 파수조 개발에 관한 연구 (A Study on the Development of 2-Dimensional Numerical Wave Tank by the High-Order Spectral Method)

  • 김용직;황종흘
    • 대한조선학회논문집
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    • 제29권3호
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    • pp.131-139
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    • 1992
  • 본 연구에서는 Dommermuth and Yue(1987)의 고차 스펙트럴법에 새로이 물체 포텐셜을 도입하여 물체와 자유표면과의 비선형 상호작용 문제를 다룰 수 있는 새로운 수치해법을 개발하였다. 또한, 이를 이용한 2차원 수치 파수조(numerical wave tank)에서 잠수 주상체의 조파저항문제와 규칙파군을 얻기 위한 조파 및 소파문제를 적용예로 다루었다. 계산예들을 통하여 초기의 물체운동이 급격히 시작되면 상당한 과도파를 유발하여 유용한 결과를 얻는데 실제적인 장애가 됨을 보였고, 초기의 점진적인 구동에 의해 이를 억제할 수 있음을 보였다. 본 수치해법은 자유표면의 분할요소수를 N이라 할때 계산량이 NlogN에 비례하여 증가하는 매우 효율적인 수치해법이며, 앞으로 그 활용이 기대 된다.

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수치파 수조를 이용한 파랑 충격력 수치해석 (Numerical Analysis of Wave Impact Forces in Numerical Wave Basin)

  • 신영섭;홍기용
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제1권)
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    • pp.205-210
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    • 2006
  • 해양구조물 설계시 급격한 파랑에 의한 충격력은 구조물 안전을 위한 중요한 설계인자이다. 이러한 충격력은 과도한 하중이 극히 짧은 시간 사이에 발생하는 현상으로 실험적 또는 수치해석적으로 해석하기 매우 어려운 문제이다. 본 연구에서는 급격한 파랑에 의한 충격력을 해석하기 위하여 수치파수조를 이용하여 N.S. 방정식에 기반한 수치해석을 수행하였다. 임의파를 선형중첩에 기반하여 조파기를 작동시켜 재현하였고 다블록격자하에서 수직실린더에 작용하는 충격력을 수치해석하였다. 한편 자유표면은 V.O.F. 및 local height function을 이용하여 추적하였다. 수치해석 검증을 위하여 수치해석 및 실험 결과와 비교를 수행하였는데 비교적 만족할 수 있는 결과를 확인하였으나 해양구조물 설계시 유용한 결과를 얻기 위해서는 쇄파와 같은 극한파 재현과 극한파에 의한 충격력에 대한 많은 연구가 지속되어야 함을 알 수 있었다.

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체결형상을 고려한 해저케이블 보호공법에 관한 실험 (Experiments on the Submarine Cable Protection Methods Considering the Connection Type)

  • 윤재선;하태민
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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    • pp.329-329
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    • 2017
  • In this study attempted to evaluate the stability of the protection methods by examining hydraulic characteristics of the area around the point in which marine cable protector is installed such as surf zone occurrence point of shore-end submarine cables suitable for coastal marine environmental conditions, flow rate t the tope of the protector and maximum wave height, and to provide basic data for the selection of the optimal protection method. In performing hydraulic model experiments, the topography of submarine cable installation location was reproduced in 2-D sectional channel, and models appropriate for experimental scale and similitude law were produced and installed for each condition of submarine cables and protectors. Since the topography and submarine cable protectors were reproduced and installed in 2-D sectional channel, the exact reproduction of surf and transformation in shallow water zone was possible, and thus the physical properties could be clearly analyzed. For stability review, an experiment to examine the stability was conducted using a wave maker with 50-year frequency design waves as target, and wave height and cycles were applied based on the approximate lowest low water level(Approx. L.L.W), which is the most dangerous in submarine cable protection methods. As for experimental time, typhoon passing time in summer (about 3 hours) was applied, and wave patterns and deviation ratio of the submarine cable protector were investigated after making irregular waves corresponding to design waves. In addition, current meter and wave height meter were installed at the installation location of the submarine cable protector, and the flow rates and wave height at the top of the protector were measured and analyzed to review hydraulic properties.

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파동에 의한 모형정치망의 형상변화와 어류대망행동 - 파동에 의한 모형정치망의 형상과 장력변화 - (Shape of the model pound net affected by wave and fish behavior to the net - Shape and tension of the model pound net affected by wave -)

  • 이주희;권병국;윤일부;김삼곤;유제범;김부영;김병수;이혜옥
    • 수산해양기술연구
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    • 제43권2호
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    • pp.101-115
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    • 2007
  • The pound net fishery is very important one in Korean coastal fishery and it need to grasp the characteristics of the net affected by many factors. It is considered that the structure and the shape of the pound net can be changed by the direction and speed of current, wave height, depth and conditions of sea bed. However, most of all, the speed of current and wave height influence more upon the pound net than any other factors to deform and flutter. In this study, author carried out the experiments with a model of double one-side pound net made by the similarity law as 1:100 scales at a real experimental area, and additionally the model net experiments were conducted in the circulating water channel in Pukyong National University. The author analyzed the data of transformation of shape and tension of the model pound net to recognize the characteristics of the current and wave acting on it. Regardless of the direction of flow affecting on the fish court net or bag net, the deformed angle and depth to the side panel and bottom of box nets becomes bigger as the wave gets higher and the period of wave is faster. The tension in both upward or downward tends to be changed by the speed of wave. Those value of changes occurred similarly in either fish court net or bag net. Generally, when bag net is located at upward of flow, the value of tension was bigger 10% than any other location or nets. Regardless of the setting direction, the tension of the pound net is increased in proportion to flow speed, wave height and period of wave, and it becomes bigger about 15-30% at upward to flow than downward. Where the flow is upward in the court net, the tension in the wave increased to 37% compared to the one in the flow only in the condition of flow of 0.1-0.3m/s. Where the flow is upward in the bag net, the tension in the wave increased to 52% in the flow of 0.1m/s, and the tension increased to 48% in the flow of 0.2-0.3m/s.

다층 TLD를 적용한 부유식 풍력 발전기 축소 모형의 운동에 대한 수치적 고찰 (Numerical Investigation on Motion of the Scale Model of a Floating Wind Turbine Using Multilayer TLDs)

  • 하민호;정철웅
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제24권8호
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    • pp.621-627
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    • 2014
  • In this paper, a possibility of controlling the motion of a floating wind turbine with the tuned liquid damper(TLD) is numerically investigated. First, motion of the scale model of a floating wind turbine without the TLD is predicted and its results are compared to the measured data. There are reasonably good agreements between two results, which confirms validity of the present numerical methods. Then, the effect of TLD is quantitatively assessed by comparing the prediction results for the floating wind turbine with and without the TLD. It is shown that the motion of the scale model derived by external forces can be reduced by using the TLD. On a basis of this result, a multi-layer TLD is proposed to generate larger reaction force of the TLD at the fixed target frequency. The motions of the scale model with the multi-layer TLDs are computed and compared with that of the single-layer TLD. It is shown that the multi-layer TLD generate stronger reaction force and thus more reduce the motion of the floating body than the single-layer TLD.

경사진 실린더에 작용하는 플런징 쇄파 충격력의 불안정성 고찰 (Instability of Plunging Breaking Wave Impact on Inclined Cylinder)

  • 홍기용;신승호
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.187-192
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    • 2007
  • 플런징 쇄파에 의해 실린더에 작용하는 충격력을 실험적으로 고찰하였다. 쇄파는 조파기의 구동주파수를 선형적으로 감소시켜 수조의 목표지점에 파랑을 집중시킴으로써 생성되며, 쇄파의 파형은 등파기울기 스펙트럼을 채택하였다. 실린더와 쇄파 전면의 접촉각이 충격력에 미치는 영향을 고찰하기 위해 3개의 경사각을 적용하였으며, 압력 분포 및 정점 값에 대한 실린더 직경의 영향을 살피기 위해 3개의 서로 다른 직경을 갖는 실린더가 사용되었다. 충격 압력의 최대 값을 찾기 위해 실린더를 수조 길이방향으로 조금씩 이동하며 총 8개 지점에서 실험을 수행하였다. 실린더 표면의 압력과 합력은 piezo-electric형 압력계와 3축 로드셀을 사용하여 30 kHz의 빈도로 계측하였다. 실린더 직경, 경사각 및 회전각에 따른 정점 충격압력과 충격력의 변화를 분석하였으며, 실린더 표면의 압력분포를 고찰하였다. 실린더의 수조 내 위치 및 실린더 표면의 위치는 정점압력의 크기와 시계열 형상을 지배하는 주요 인자이며, 반면에 실린더 직경과 경사각의 영향은 상대적으로 미미하다. 충격현상은 매우 불안정하기 때문에 동일조건의 반복 실험에서도 계측 값의 넓은 분포가 발생한다.

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An Investigation of Higher Order Forces on a Vertical Truncated Cylinder

  • 부성윤
    • 한국해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해양공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.214-214
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    • 2003
  • During a model test of Hutton TLP, a "ringing" response was first observed about 20 years ago. This phenomenon is a resonant build up over the time of wave period and this burst-like motion can cause the extreme load on the TLP tether. It is often detected in the large and steep irregular waves but the generation mechanism leading to the "ringing" is not yet well understood. According to the research since then, the higher order harmonic components may account for the "ringing" on the floating offshore structures. The main purpose of the present research is, thus, to measure the higher harmonic forces exerted on a vertical truncated circular column and to compare them with available data. A vertical truncated cylinder with a diameter of 3.5inch and a draft of 10.5inch is used as a test structure, which is a scaled model of ISSC TLP column. The cylinder is installed at a distance of 45ft from the wave maker in order to avoid parasitic waves created in the wave flap. Attached to the upper part of the cylinder are two force gages to measure the horizontal (surge) and vertical (heave) forces on the cylinder. The incoming waves are Stokes waves with a slope ranging from 0.06 to 0.24. The forces and waves are measured for 60 seconds with a sampling rate of 50 Hz. Among the recorded data, the first 10 waves are excluded because of transient behavior of the waves and the next The horizontal and vertical forces are analyzed up to 5th order harmonics. The horizontal forces are then compared to the values from the theoretical model called "FNV model". In addition, force transfer functions are also investigated. Major findings in this research are below. 1) The first order forces measured are slightly larger than the theoretical values of "FNV model" 2) The "FNV model" considerably overpredicts the second order forces. 3) The larger the amplitude and more extreme the wave slope, the smaller the predictions are compared to the experimental. 4) The higher harmonic forces are significantly smaller than the first harmonic force for all wave parameters. 5) The normalized forces vs. waves slopes are almost constant in the lower harmonics but vary a lot in the higher harmonics. 6) The trend of forces is more nonlinear in the horizontal forces than in the vertical forces as the wave slope increases. 7) The part of the results above is also observed by other researchers and confirmed again through the present work.

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A Study on Cost-effective Treatment of Wastewater and Odor Reduction for Southeast Asian Market Entry

  • Jung, Min-Jae;Kim, Yong-Do;Kwon, Lee-Seung;Lee, Woo-Sic;Kwon, Woo-Taeg
    • 산경연구논집
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    • 제9권12호
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    • pp.23-29
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    • 2018
  • Purpose - The purpose of this study is to apply a cost effective ultrasonic odor reduction method that generated micro-bubbles using ejector to the Southeast Asian wastewater market. Research design, data, and methodology - A leather maker located in Ansan-city, Gyunggi-do, South Korea was sampled from the collection tank to select experimental materials. Experimental setup consisted of circulating water tank-air ejector-ultrasonic device, and circulating wastewater. Sample analysis was performed by CODcr, T-N, T-P, and turbidity by the National Environmental Science Institute. Results - Experimental results show that it is most effective in removing odors when the frequency range of ultrasonic wave is 60~80 Khz and the output is 200 W. It showed that the concentration of complex odor dropped from a maximum of 14,422 times to a minimum of 120 times. Also, analysis of ammonia and hydrogen sulfide in specific odor substances has shown that they were reduced from 1.5 ppm to 0.4 ppm and from 0.6 ppm to 0.1 ppm, respectively. Conclusions - It is possible to shorten more than 12 hours in the treatment of micro-organisms. It can be seen that the processing time of odor after ultrasonic treatment in the pre-treatment facility is reduced by 25% when compared to the resultant micro-organisms after the chemical treatment, that is, the time of the bio-treatment of micro-organisms. Based on the results, it was confirmed that the pre-treatment method using the ultrasonic and the air ejector device of the experiment shows the effect of reducing the water pollutants and odor more effectively in a relatively short time than the conventional advanced oxidation method.

내부조파를 활용한 파랑 변형 수치모의 (Numerical simulation of wave transformation with the internal wave maker)

  • 하태민;조용식
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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    • pp.43-43
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    • 2011
  • 최근 컴퓨터 기술의 발전으로 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 이용하는 3차원 수치모형에 의한 연구가 기초과학 분야인 수학에서부터 공학은 물론 의학 분야까지 광범위하게 진행되고 있다. 3차원 수치모형을 이용한 연구는 이론적으로 매우 우수하긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 근래의 컴퓨터 기술이 엄청난 속도로 발전하고 있는 점을 감안할 때 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 이러한 흐름에 따라 해안공학 분야에서도 3차원 수치모형을 이용한 다양한 연구가 시도되고 있다. 복잡한 해안구조물로 인한 파랑변형 및 구조물의 안전성 등을 검토할 때 기존의 평면 2차원 수치모형이나 연직 2차원 수치모형으로는 재현이 힘들어 상대적으로 수치모형을 활용한 연구의 효용성이 낮았던 것에 비해 3차원 수치모형을 활용할 경우 복잡한 지형 및 구조물의 형상을 재현할 수 있기 때문에 좀 더 유용하게 사용될 수 있다. 한편, 파랑변형을 다루는 수치모형실험을 수행할 때 외부조파를 사용할 경우 구조물이나 지형에 의해 반사되어 나온 파랑이 조파지점에 도달할 때 실험영역으로 재 반사되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 내부조파기법의 개발에 대한 연구가 필수적이었으며, 2차원 수치모형을 중심으로 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔으나 Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 3차원 Navier-Stokes 방정식 모형에서 내부조파기법을 도입하여 목표 파랑을 조파하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 유한차분모형으로 자유수면 추적에는 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용한다. 수치모형실험 결과를 일정한 수심을 전파하는 정현파의 해석해와 비교하였으며, 수치모형실험 결과가 비교적 정확하게 목표 파랑을 조파할 수 있음을 검증하였다.

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제2고조파발생을 이용한 LiNbO$_3$의 중요 광굴절상수측정 (Determination of photorefrative constants in LiNbO$_3$ using second harmonic generation)

  • 김봉기;이범구
    • 한국광학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.230-234
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    • 2001
  • 반전대칭이 없는 광굴절결정에 있어 위상접합이 만족되지 않은 상태에서 발생된 제2고조파의 세기가 외부전기장에 의존한다는 사실을 이용하여 광굴적결정의 광굴절율 변형현상에 관한 중요상수를 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. 마커무늬의 전기장의존도에 관한 근사식을 구하였고 이를 이용하여 제2고조파의 세기변화로부터 공간전하장의 크기를 측정할 수있었다. 실험적으로 congruent $LiNbO_3$에 빛을 두가지 다른 세기로 비추어 유도되는 공간저하장의 시간의존성을 조사하였고 측정결과를 근사식과 비교분석하여 $LiNbO_3$의 광기전력상수, 암전도상수 및 광전도상수를 결정할 수 있었다.

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