In recent years, various studies have been conducted on oscillating-water-column-type wave energy converters (OWC-WECs) with multiple chambers with the objective of efficiently utilizing the limited space of offshore/onshore structures. In this study, a numerical investigation based on a numerical wave tank was conducted on single, dual, and triple OWC chambers to examine the hydrodynamic performances and the energy conversion characteristics of the multiple water columns. The boundary value problem with the Laplace equation was solved by using a numerical wave tank based on a finite element method. The validity of the current numerical method was confirmed by comparing it with the measured data in the previous experimental research. We undertook a series of numerical simulations and observed that the water column motion of sloshing mode in a single chamber can be changed into the piston motion of different phases in multiple OWC chambers. Therefore, the piston motion in the multiple chambers can generate considerable airflow at a specific resonant frequency. In addition, the division of the OWC chamber results in a reduction of the time-dependent variability of the final output power from the device. As a result, the application of the multiple chambers leads to an increase of the energy conversion performance as well as a decrease of the variability of the wave energy converter.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2003.05a
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pp.157-164
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2003
Introduction of wave model, considered the effect of tide, wind and wave induced currents at the coastal waters of complex bathymetry, is a very important factor for most coastal engineering design and disaster protection problems. As the steady state spectral wave model could simulate depth induced wave shoaling and refraction, current induced refraction effect, steepness induced wave breaking, diffraction, wind wave growth, and wave-wave interaction that redistribute energy, this would support and compensate the gap in the real field of design where other wave models could not deal and cause wrong estimation. In this study, for that sense, we applied the spectral wave model t the large coastal waters near Gaduck Island where the Busan new port construction project is going on, for better understanding and analysis of wave transformation process. We also compared the simulation results with the calculated from the existing model. From such a trial of this study, we hope that broader and sager use of the spectral model in the area of port design and disaster prevention system come through in near future.
The purpose of this study is to analyze the amount of available wave power and its characteristics related to the development of apractical system for ocean wave energy conversion in Korean coastal waters. The analysis method of wave power was established through comparison between theory and numerical simulation of deep sea wave by Inverse Fourier Transform with random phase method. Based on the results of comparison, wave power was estimated by use of data set from observed offshore and coastal waves and hindasted deep sea waves around the Korean peninsula. Annual mean wave power is estimated as about 1.8 ~ 7.0 kW for every metre of wave frontage at East sea, 1.5~5.3 kW at South sea and 1.0 ~ 4.1 kW at West sea, respectively. Mean wave power along deep sea front of coastal waters of Korea amounts to about 4.7 GW. Regional distribution and seasonal variation of wave power were discussed to develop practical utilization system of wave power of not so high grade of available wave power.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.15
no.3
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pp.163-169
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2012
In this paper, model test on the Tapdong's revetment at Jeju-si has been conducted to figure out the causes of frequent occurrence of wave overtopping and to suggest the action plan. In the model test, the reflection coefficients were measured according to the change of wave periods for with and without armor stones. Also, the wave overtopping rate and the wave pressures inside revetment structure for 4 types of upper block were estimated for various wave heights and wave periods, which are chosen based on the NE design wave with 50 year return period. It is found that the increase of the upper structure's height and the modification of the curved protruding shape are effective in reducing the overtopping rate.
An attempt has been made to examine the characteristics of acoustic and MHD waves generated in stellar convection zones($4000\;K\;{\leq}\;T_{eff}\;{\leq}\;7000\;K$, $3\;{\leq}\;\log\;g\;{\leq}\;4.5$). With the use of wave generation theories formulated for acoustic waves by Stein (1967), for MHD body waves by Musielak and Rosner (1987, 1988) and for MHD tube waves by Musielak et al.(l989a, 1989b), the energy fluxes are calculated and their dependence on effective temperature, surface gravity and megnetic field strength are analyzed by optimization techniques. In computing magneto-convection models, the effect of magnetic fields on the efficiency of convection has been taking into account by extrapolating it from Yun's sunspot models(1968; 1970). Our study shows that acoustic wave fluxes are dominant in F and G stars, while the MHD waves dominant in K and M stars, and that the MHD wave fluxes vary as $T_{eff}^4{\sim}T_{eff}^7$ in contrast to the acoustic fluxes, as $T_{eff}^{10}$. The gravity dependence, on the other hand, is found to be relatively weak; the acoustic wave fluxes ${\varpropto}\;g^{-0.5}$, the longitudinal tube wave fluxes ${\varpropto}\;g^{0.3}$ and the transverse tube wave fluxes ${\varpropto}\;g^{0.3}$. In the case of the MHD body waves their gravity dependence is found to be nearly negligible. Finally we assesed the computed energy fluxes by comparing them with the observed fluxes $F_{ob}$ of CIV(${\lambda}1549$) lines and soft X-rays for selected main sequence stars. When we scaled the corrected wave fluxes down to $F_{ob}$, it is found that these slopes are almost in line with each other.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4B
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pp.421-428
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2008
For last decades, the rapid coastal erosion process spreading along Korean peninsular has become a nuisance especially for tourism and local economy. Global warming and sea-level rise demand persistently new coastal protection strategies against the conventional methods using armored structures. In a view of this, Kweon et al. (2007) has proposed a new type of horizontal steel plates for an ideal candidate as eco-friendly detached breakwater systems for global warming era. The breakwater is composed of piles and horizontal porous plates that was devised for the optimized blockage effects and wave energy dissipations. This system provides outstanding performances as wave barrier and added advantages such as a rapid installation, an easy relocation, a perfect water circulation for the stagnation of pollutions in sheltered regions. The present experimental study focuses on the performance evaluations of the proposed system in wind wave conditions as a wave dissipator and reflector. The reflection, transmission, and energy dissipation of the random waves has been discussed in detail based on a newly proposed relation between wave steepness and a plate width normalized by wave length that are major factors affecting the wave transmission.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.30
no.2
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pp.51-60
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2018
This study was conducted to observe the effects of gravity and infra-gravity wave of detached submerged breakwater in the coast of Yeongnang-dong, Sokcho, as analyzing continuous wave data by performing field observations on the front area (W0) and rear area (W1, W2). Wave transmission coefficient ($K_t$) of submerged breakwater was analyzed in two parts, short-period wave (gravity wave) and infra-gravity wave. The wave energy reduction effect was analyzed and compared with the value of the design. In case of above wave height 2.0 m at the front area (W0) of the submerged breakwater, the short-period wave height at point W1 is reduced by about 65% and the short-period wave height at point W2 is reduced by about 59%. The depth of crest of submerged breakwater conducted in a sea area differs from the design, and the wave energy reduction effect is analyzed to be smaller than the design plan. The infra-gravity waves were amplified to 2.11 and 1.71 at the W1 and W2 points, respectively, and the wave height at W2 point was smaller than that at W1 point.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.23
no.5
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pp.345-357
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2011
Recently, as part of diversifying energy sources and earth environmental issues, technology development of new renewable energy using wave energy is actively promoted and commercialized around Europe and Japan etc. In particular, OWC(Oscillating Water Column) wave power generation system using air flow induced by vertical movement of the water surface by waves in an air-chamber within caisson is known as the most efficient wave energy absorption device and therefore, is one of the wave power generation apparatus the closest to commercialization. This study examines air flow velocity, which operates turbine(Wells turbine) directly in oscillating water column type wave power generation structure from two-and three-dimensional numerical experiments and discusses optimal shape of oscillating water column type wave power generation structure by estimating the maximum flow rate of air according to change in shape. The three-dimensional numerical wave flume was applied in interpretation for this study which is the model for the immiscible two-phase flow based on the Navier-Stokes Equation. From this, it turned out that size of optimal shape appears differently according to the incident wave period and air flow is maximized at the period where minimum reflection ratio occurs.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.28
no.6
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pp.332-349
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2016
OLAFOAM is the powerful CFD code and is an expanded version of $OpenFOAM^{(R)}$, for wave mechanics simulation. The $OpenFOAM^{(R)}$ does provide many solvers to correspond to each object of the numerical calculation in a variety of fields. OLAFOAM's governing equation bases on VARANS (Volume-Averaged Reynolds-Averaged Navier-Stokes) equation, and the finite volume method is applied to numerical techniques. The program is coded in C++ and run on the Linux operating system. First of all, in this study, OLAFOAM was validated for 1) wave transformation inside porous structure under bore and regular wave conditions, 2) wave transformation by submerged breakwater under regular wave condition, and 3) regular wave transformation and resultant vertical velocity distribution under current by comparison with existing laboratory measurements. Hereafter, this study, which is almost no examination carried out until now, analyzed closely variation characteristics of water surface level, wave height, frequency spectrum, breaking waves, averaged velocity and turbulent kinetic energy around porous submerged breakwater in the wave and current coexisting field for the case of permeable or impermeable rear beach. It was revealed that the wave height fluctuation according to current direction(following or opposing) was closely related to the turbulent kinetic energy, and others.
In this study, a six degree-of-freedom motion analysis of a wind-wave hybrid platform equipped with numerous wave energy converters (WECs) was carried out. To examine the effect of the WECs on the platform, an analysis of one-way coupling was carried out, which only considered the power take-off (PTO) damping of the static WECs on the platform. The equation of motion of a floating platform with mooring lines in the time domain was established, and the responses of the one-way coupled platform were then compared with the case of a platform without any coupling effects from the WECs. The hydrodynamic coefficients and wave exciting forces were obtained from the 3D diffraction/radiation pre-processor code WAMIT based on the boundary element method. Then, an analysis of the dynamic responses of the floating platform with or without the WEC effect in the time domain was carried out. All of the dynamics of a floating platform with multiple wind turbines were obtained by coupling FAST and CHARM3D in the time domain, which was further extended to include additional coupled dynamics for multiple turbines. The analysis showed that the PTO damping effect on platform motions was negligible, but coupled effects between multiple WECs and the platform may differentiate the heave, roll, and pitch platform motions from the one without any effects induced by WECs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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