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변수심에서의 항주파 파형 예측 및 FLOW-3D에 의한 검증
Prediction of ship wave Crests on Varying Water Depths and Verification by FLOW-3D 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.33 no.4, 2013년, pp.1447 - 1454  

이병욱 (세종대학교 건설환경공학과) ,  이창훈 (세종대학교 건설환경공학과) ,  김용재 ((주)대영엔지니어링 항만부) ,  고광오 ((주)현대건설 연구개발본부 offshore 연구팀)

초록
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본 연구에서 선형분산관계식의 순환관계를 이용하여 Kelvin (1887)의 이론을 확장함으로써 심해뿐만 아니라 중간수심까지 적용 가능한 항주파의 파형을 예측하는 이론식을 개발하였다. 본 이론식은 일정수심 뿐만 아니라 완경사의 변수심에도 적용 가능하다. 본 연구의 해석해를 검증하기 위하여 FLOW-3D모형을 이용하여 수치실험을 수행하였다. 수치해와 이론해를 비교해본 결과, 본 연구의 이론해는 일정수심 뿐만 아니라 변수심에서도 항주파의 전파 양상을 잘 재현하였다. 평면 경사면 위로 배가 해안선과 나란하게 전파하는 경우 항주파의 전파 양상이 비대칭이 되었다. 즉, 수심이 얕은 곳은 굴절로 인하여 파향선이 해안선과 나란한 경향이 있고, 수심이 깊은 곳은 역굴절로 인하여 파향선이 해안선에 수직인 경향이 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we developed the equation of ship wave crests in intermediate as well as deep waters by extending Kelvin's (1887) theory using the recursive relation for the dispersion relation. The present equation can be applied for varying water depth as well as constant water depth. Using FLOW-3D...

주제어

#항주파 파형   #최대파향각   #중간수심   #변수심   #분산관계식  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서 Kelvin의 방법을 사용하여 심해 뿐만 아니라 중간수심에서도 적용되는 항주파의 파형에 대한 이론식을 제안하였다. 선박이 일정한 속도 U로 항행할 때 항주파는 항적중심선에 있는 원천점에서 Θ 방향으로 전파하는 군파이다.
  • 본 연구에서 분산관계식의 순환관계를 이용하여 Kelvin (1887)의 방법을 확장한 항주파의 이론식을 제안하였다. 즉, 심해 뿐만 아니라 중간수심에서 적용되고, 일정수심 뿐만 아니라 변수심에서도 적용되는 항주파의 형상에 대한 이론식을 제안하였다.
  • 본 연구에서 항주파의 파형 즉, 종파와 횡파의 위치를 예측하는 이론식을 개발하였다. Kelvin (1887)은 심해에서만 적용 가능한 항주파의 파향에 대한 이론식을 개발하였는데 본 연구에서 개발한 식은 심해 뿐만 아니라 중간수심해까지 적용이 가능하다.
  • 본 연구에서는 FLOW-3D를 이용한 수치실험의 결과로부터 최대파향각을 측정하여 Havelock (1908)이 제시한 이론값과 비교·검토하였다.
  • 본 절에서 항주파의 최대파향각을 예측하는데 있어서 FLOW-3D가 정확히 재현함을 확인하였다. 제4장에서는 중간수심에서 항주파의 파향을 예측하는 이론해를 FLOW-3D의 수치해와 비교하여 이론해의 정확성을 검증하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수심이 얕으면서 위치에 따라 변하는 경우 항주파의 전파 특성에 대한 연구가 필요한 이유는 무엇인가? 항로의 수역이 넓은 경우 항주파의 에너지가 원천점(source point)에서 주위로 퍼지면서 에너지가 감소하여 안전성에 문제가 없다. 하지만 항 내나 좁은 수로 등에서는 안전성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 수심이 얕으면서 위치에 따라 변하는 경우의 항주파의 전파 특성에 대한 연구가 필요하다.
항주파란 무엇인가? 항주파는 선박이 이동할 때 발생한 파랑으로 파향을 선박의 좌우로 전파하는 종파(diverging wave)와 선박의 뒤에서 항적중심선을 가로 지르는 형태로 전파하는 횡파(transverse wave)로 구분할 수 있다. 항주파의 파고는 수심, 선박의 크기, 선박의 속도 등에 따라 다르며 파향은 수심, 선박의 속도 등에 따라 다르다.
항주파의 파고는 무엇에 따라 달라지는가? 항주파는 선박이 이동할 때 발생한 파랑으로 파향을 선박의 좌우로 전파하는 종파(diverging wave)와 선박의 뒤에서 항적중심선을 가로 지르는 형태로 전파하는 횡파(transverse wave)로 구분할 수 있다. 항주파의 파고는 수심, 선박의 크기, 선박의 속도 등에 따라 다르며 파향은 수심, 선박의 속도 등에 따라 다르다.
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참고문헌 (4)

  1. Havelock, T. H. (1908). "The propagation of groups of waves in dispersive media, with application to waves on water produced by a travelling disturbance." Proc. Royal Society of London, Series A., pp. 398-430. 

  2. Kelvin (1887). "On the waves produced by a single impulse in water of any depth." Proc. Royal Society of London, Vol. 42, pp. 80-83. 

    상세보기 crossref

  3. Lee, C., Lee, B. W., Kim, Y. J. and Ko, K. O. (2011). "Ship wave crests in intermediate-depth water." Proc. 6th International Conference on Asian and Pacific Coasts, Hong Kong, pp. 1818-1825. 

  4. Taylor, D. W. (1943). The Speed and Power of Ships, U.S. Govt. Printing Office. 

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