[논문]olaFlow 모델에 의한 불규칙파 작용하 혼성방파제-해저지반의 비선형상호작용에 관한 수치시뮬레이션

이광호; 배주현; 정욱진; 최군호; 김도삼

doi:10.9765/kscoe.2019.31.3.129

olaFlow 모델에 의한 불규칙파 작용하 혼성방파제-해저지반의 비선형상호작용에 관한 수치시뮬레이션
Numerical Simulation of Nonlinear Interaction between Composite Breakwater and Seabed under Irregular Wave Action by olaFlow Model 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.31 no.3, 2019년, pp.129 - 145

이광호 (가톨릭관동대학교 에너지플랜트공학과) , 배주현 (한국해양대학교 대학원 토목환경공학과) , 정욱진 (한국해양대학교 대학원 토목환경공학과) , 최군호 (한국해양대학교 대학원 토목환경공학과) , 김도삼 (한국해양대학교 건설공학과)

초록
AI-Helper

해안 항만구조물을 대표하는 혼성방파제의 설계에서 파랑하중에 의한 사석마운드 및 해저지반의 내부에서 과잉간극수압의 거동과 그에 따른 구조물의 파괴가 논의되어 왔고, 이를 수치시뮬레이션기법으로 규명하려는 시도가 있어왔다. 수치시뮬레이션에 관한 대부분의 연구에서는 선형 및 비선형의 해석법이 적용되었지만, LES 법에 의한 난류모델과 VOF 법에 의한 쇄파현상을 고려한 강비선형혼상류해석법이 적용된 사례는 거의 없었다. 본 연구의 선행 연구에서는 규칙파 작용하 혼성방파제-해저지반의 비선형상호작용해석에 혼상류해석법인 olaFlow 모델을 적용하였다. 본 연구도 동일한 해석법을 사용하여 불규칙파 작용하 혼성방파제-해저지반의 비선형상호작용해석을 수행하며, 이로부터 혼성방파제의 케이슨과 사석마운드 및 해저지반 근방에서 유의파고와 유의주기의 변화에 따른 수평파압, 과잉간극수압(시간변동 및 주파수스펙트럼), 평균유속, 평균와도 및 평균난류운동에너지 등을 검토하였다. 이로부터 케이슨 전면 사석마운드 수평부상에서는 최대무차원과잉간극수압, 평균난류운동에너지 및 평균와도가 동일하게 커지고, 또한 케이슨 전면의 정수면 근방에서는 항내측으로, 해저면 근방에서는 항외측으로 향하는 순환류가 형성되는 등의 중요한 결과를 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

For the design of composite breakwater as representative one of the coastal and harbor structures, it has been widely discussed by the researchers about the relation between the behavior of excess-pore-water pressure inside the rubble mound and seabed caused by the wave load and its structural failure. Recently, the researchers have tried to verify its relation through the numerical simulation technique. The above researches through numerical simulation have been mostly applied by the linear and nonlinear analytic methods, but there have been no researches through the numerical simulation by the strongly nonlinear mutiphase flow analytical method considering wave-breaking phenomena by VOF method and turbulence model by LES method yet. In the preceding research of this study, olaFlow model based on the mutiphase flow analytical method was applied to the nonlinear interaction analysis of regular wave-composite breakwater-seabed. Also, the same numerical techniques as preceding research are utilized for the analysis of irregular wave-composite breakwater-seabed in this study. Through this paper, it is investigated about the horizontal wave pressures, the time variations of excess-pore-water pressure and their frequency spectra, mean flow velocities, mean vorticities, mean turbulent kinetic energies and etc. around the caisson, rubble mound of the composite breakwater and seabed according to the changes of significant wave height and period. From these results, it was found that maximum nondimensional excess-pore water pressure, mean turbulent kinetic energy and mean vorticity come to be large equally on the horizontal plane in front of rubble mound, circulation of inflow around still water level and outflow around seabed is formed in front of rubble caisson.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	액체와 기체의 경계면 측정을 위해 사용된 방법을 설명하시오	액체와 기체의 경계면은 계산격자내에서 유체체적의 점유율을 나타내는 VOF 함수 F를 이용하는 VOF 법을 적용하며, VOF 법에서는 액체셀의 경우 F = 1, 기체셀의 경우 F =0, 그리고 액체와 기체를 모두 포함하고 있는 경계셀의 경우는 0< F < 1의 값을 갖는다. VOF 함수 F는 다음의 이류방정식(5)에 의해 계산된다.
	olaFlow 모델이란?	수치시뮬레이션에 관한 대부분의 연구에서는 선형 및 비선형의 해석법이 적용되었지만, LES 법에 의한 난류모델과 VOF 법에 의한 쇄파현상을 고려한 강비선형혼상류해석법이 적용된 사례는 거의 없었다. 본 연구의 선행 연구에서는 규칙파 작용하 혼성방파제-해저지반의 비선형상호작용해석에 혼상류해석법인 olaFlow 모델을 적용하였다. 본 연구도 동일한 해석법을 사용하여 불규칙파 작용하 혼성방파제-해저지반의 비선형상호작용해석을 수행하며, 이로부터 혼성방파제의 케이슨과 사석마운드 및 해저지반 근방에서 유의파고와 유의주기의 변화에 따른 수평파압, 과잉간극수압(시간변동 및 주파수스펙트럼), 평균유속, 평균와도 및 평균난류운동에너지 등을 검토하였다.
	3차원압밀이론을 적용한 해석의 한계점은?	(1978)은 해저지반을 다공질탄성체로 가정한 Biot(1941)의 3차원압밀이론을 기반으로 무한 깊이의 지반에서 과잉간극수압과 유효응력과의 관계를 해석적으로 유도하였고, Hsu and Jeng(1994)은유한 깊이의 지반에 대한 해석해를 유도하였다. 그러나, 이들은 선형규칙파이론에 기초한 연구이며, 불규칙파의 쇄파와 같은 강비선형불규칙파에 의한 해저지반의 동적응답 특성을 규명하는 데는 한계가 있었다. 이를 극복하기 위하여 강비선형모델을 적용한 연구(Ulker et al.

참고문헌 (36)

배주현, 이광호, 정욱진, 김도삼. olaFlow 모델에 의한 규칙파작용 하 혼성방파제-해저지반의 상호작용에 관한 수치시뮬레이션. 한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, vol.30, no.6, 270-285.

원문보기 상세보기
Biot, Maurice A.. General Theory of Three-Dimensional Consolidation. Journal of applied physics, vol.12, no.2, 155-164.

상세보기
On stationary and non-stationary porous flow in coarse granular materials Burcharth 1991
Goda, Yoshimi. Statistical Variability of Sea State Parameters as a Function of Wave Spectrum. Coastal engineering in Japan, vol.31, no.1, 39-52.

상세보기
Goda 2000
Higuera, P., Lara, J.L., Losada, I.J.. Three-dimensional interaction of waves and porous coastal structures using OpenFOAM®. Part II: Application. Coastal engineering, vol.83, 259-270.

상세보기
Higuera, P., Liu, P. L.-F., Lin, C., Wong, W.-Y., Kao, M.-J.. Laboratory-scale swash flows generated by a non-breaking solitary wave on a steep slope. Journal of fluid mechanics : JFM, vol.847, 186-227.

상세보기
Hsu, J. R. C., Jeng, D. S.. Wave‐induced soil response in an unsaturated anisotropic seabed of finite thickness. International journal for numerical and analytical methods in geomechanics, vol.18, no.11, 785-807.

상세보기
Nonlinear dynamic responses among wave, composite breakwater and seabed Hur 509 2005
Jeng, D.S., Cha, D.H., Lin, Y.S., Hu, P.S.. Wave-induced pore pressure around a composite breakwater. Ocean engineering, vol.28, no.10, 1413-1435.

상세보기
Jeng, D.S., Ye, J.H., Zhang, J.S., Liu, P.L.F.. An integrated model for the wave-induced seabed response around marine structures: Model verifications and applications. Coastal engineering, vol.72, 1-19.

상세보기
Jensen, B., Jacobsen, N.G., Christensen, E.D.. Investigations on the porous media equations and resistance coefficients for coastal structures. Coastal engineering, vol.84, 56-72.

상세보기
Kim 2007
Linear wave pressure distributions and loads acting on the vertical caisson of composite breakwater, and resulting wave reflection and transmission coefficients. Kim 747 2000
10.2208/proce1989.43.806
10.1061/9780784400890.090
A coupled pressure based solution algorithm based on the volume-of-fluid approach for two or more immiscible fluids. Kissling 2010
이광호, 배주현, 안성욱, 김도삼, 배기성. 파-흐름 공존장내 잠제 주변에서 OLAFOAM에 의한 파랑특성의 수치해석. 한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, vol.28, no.6, 332-349.

원문보기 상세보기
이광호, 백동진, 김도삼, 김태형, 배기성. 불규칙파-해저지반-혼성방파제의 상호작용에 의한 지반과 구조물의 동적응답에 관한 수치시뮬레이션 (I). 한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, vol.26, no.3, 160-173.

원문보기 상세보기
이광호, 백동진, 김도삼, 김태형, 배기성. 불규칙파-해저지반-혼성방파제의 상호작용에 의한 지반과 구조물의 동적응답에 관한 수치시뮬레이션 (II). 한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, vol.26, no.3, 174-183.

원문보기 상세보기
Settlement of a concrete block into a sand bed under wave pressure variation Maeno 67 1988
Mase, H., Sakai, T., Sakamoto, M.. Wave-induced porewater pressures and effective stresses around breakwater. Ocean engineering, vol.21, no.4, 361-379.

상세보기
10.1061/9780872626003.154
Wave induced pressure in permeable seabeds. Moshagen 49 1975
Mostafa, Ayman M., Mizutani, Norimi, Iwata, Koichiro. Nonlinear Wave, Composite Breakwater, and Seabed Dynamic Interaction. Journal of waterway, port, coastal, and ocean engineering, vol.125, no.2, 88-97.

상세보기
Mynett, A. E., Mei, C. C.. Wave-induced stresses in a saturated poro-elastic sea bed beneath a rectangular caisson. Géotechnique, vol.32, no.3, 235-247.

상세보기
Okusa, S.. Wave-induced stresses in unsaturated submarine sediments. Géotechnique, vol.35, no.4, 517-532.

상세보기
Loss of wave energy due to percolation in a permeable sea bottom. Transactions : American Geophysical Union, vol.30, no.3, 349-356.

상세보기
Wave-induced pressures in beds of sand. Sleath 367 1970
10.1175/1520-0493(1963)091<0099:GCEWTP>2.3.CO;2

상세보기
Sumer 2014
Stability of armour units for foundation mounds of composite breakwaters by irregular wave tests. Tanimoto 3 1982a
10.1061/9780872623736.128
Ulker, M.B.C., Rahman, M.S., Jeng, D.S.. Wave-induced response of seabed: Various formulations and their applicability. Applied ocean research, vol.31, no.1, 12-24.

상세보기
Yamamoto, Tokuo, Koning, H. L., Sellmeijer, Hans, Hijum, Ep Van. On the response of a poro-elastic bed to water waves. Journal of fluid mechanics, vol.87, no.1, 193-206.

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Zen, Kouki, Yamazaki, Hiroyuki. Mechanism of Wave-Induced Liquefaction and Densification in Seabed. Soils and foundations, vol.30, no.4, 90-104.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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