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문제 정의
- 본 논문에서는 진동수주형 공기챔버 방파제의 에너지 흡수율을 국소유한요소법을 이용하여 해석하였다. 공기 챔버 내의 압력 감쇠에 의한 자유표면 유동을 고려하여 수치 해석을 수행하였다.
- 본 연구에서는 해안에 설치된 고정식 진동수주형 공기챔버 방파제에 대하여 최적의 에너지흡수 효율을 내기위해 필요한 여러 가지 설계인자를 변화시켜가며 공기챔버 방파제에 의한 파랑에너지 흡수 효율을 고찰하여보았다. 최적 효율을 내기 위해 필요한 기본적인 설계인자로서, 공기챔버 내의 해저지반형상, 공기챔버 덕트 크기와 챔버 내 압력감쇠계수를 변화시켜가며 파랑에너지 흡수효율을 수치적으로 계산하였다.
가설 설정
- 3는 입사파의 주파수이다. 공기 챔버 내의 덕트에 설치된 터빈을 통과하면서 발생하는 압력감쇠는 유속("疽에 비례한다고 가정하였다.
- 단면적이인 공기챔버에서 단면적이 4』인 공기덕트를 통과하는 유동의 평균속도 S와 챔버 내부의 공기압력 R의 관계를 아래와 같이 압력감쇠계수 Q를 도입하여 선형적으로 가정하였다(Hong et al., 2004). 이러한 가정은 유체가 선박의 프로펠러를 통과할 때 발생하는 압력 감쇠원리와 동일하다.
- 외부 영역의 해인는 지배방정식인 라프라스방정식과 자유표면 조건, 그리고 물체경계조건을 만족하는 기지의 해로써 나타낼 수 있다고 가정한다. 위에서 주어진 지배방정식과 경계조건을 만족하는 범함수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
- 수평방향 X 축은 교란되지 않은 정수 면과 일치한다. 유체는 비점성, 비압축성이며 운동은 비회전적이라고 가정한다. 따라서 유체 내에서의 속도는 속도포텐셜 함수의 구배로 다음과 같이 표시할 수 있다.
- , 2004). 이러한 가정은 유체가 선박의 프로펠러를 통과할 때 발생하는 압력 감쇠원리와 동일하다. 이때에 6 는 터빈에 의해 발생하는 압력 감쇠계수로 정의한다.
- 진동수주형 파력발전기구는 해안벽에 고정되어있으며, 진동수주 안에서는 경사면을 가지는 해저지형이 있다고 가정하였다. 입사파는 -X축에서 +% 축 방향으로 진행한다고 가정하였다. 수치해석을 위해서 가상적인 정합경계면인 丿를 설정하고, 유체영역을 내부영역 "1과 외부영역 〃2로 나누었다.
- 자유표면파의 파고는 파장에 비하여 매우 작다고 가정함으로써 자유표면 경계조건을 선형화시켜 정수면仞 = 0)에 적용하였다. 복소 속도포텐셜 함수 由는 라플라스(Laplace) 방정식을 만족하며, 물체 경계면에서의 경계조건과 무한 원방에서의 방사 조건은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
- 1에서는 본 연구에서 해석하고자 하는 계산영역을 보여준다. 진동수주형 파력발전기구는 해안벽에 고정되어있으며, 진동수주 안에서는 경사면을 가지는 해저지형이 있다고 가정하였다. 입사파는 -X축에서 +% 축 방향으로 진행한다고 가정하였다.
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