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제안 방법
- 1과 2에 A=0.5 cm, T=1.1 sec인 파랑을 h=20 cm인 일정수심에서 θ=-40 deg와 +40 deg로 동시에 조파하는 경우의 3차원 수치해석 결과를 선형파 해석해와 함께 도시하였다.
- 40 deg의 방향조파를 하여 일정경사면에서 굴절 되는 파랑의 쇄파와 그로 인하여 발생되는 연안류를 3차원 수치해석하고 그 결과를 이용하여 연안류의 수심방향 유속분포를 제시하므로 RANS 방정식 모형을 이용한 3차원 파랑수치해석연구의 가능성을 검증하였다. 조파영역의 일정수심 h0=0.
- Figs. 8과 9에 28주기의 데이터들을 평균한 시간 평균유동을 나타내므로 쇄파유도류의 수심방향을 포함한 3차원 분포를 볼 수 있게 하였다. Fig.
- Choi and Yoon (2009)를 기반으로 일정수심에서 다양한 방향조파를 모의하여 그 결과를 해석해와 비교하므로 방향조파를 통한 목표 파형의 재현능력을 확인하였다. 그리고 일정 경사면에 방향조파를 이용한 수치 실험을 수행하여 비선형 파랑굴절에 의해 발달하는 연안류의 유속분포를 제시하였다. 나아가 Vincent and Briggs (1989)의 수중 천퇴상 쇄파유도류의 발생을 수치모의하였다.
- Choi and Yoon (2009)를 기반으로 일정수심에서 다양한 방향조파를 모의하여 그 결과를 해석해와 비교하므로 방향조파를 통한 목표 파형의 재현능력을 확인하였다. 그리고 일정 경사면에 방향조파를 이용한 수치 실험을 수행하여 비선형 파랑굴절에 의해 발달하는 연안류의 유속분포를 제시하였다. 나아가 Vincent and Briggs (1989)의 수중 천퇴상 쇄파유도류의 발생을 수치모의하였다.
- 그리고 일정 경사면에 방향조파를 이용한 수치실험을 수행하여 비선형 파랑 굴절에 의해 발달하는 연안류의 유속분포를 제시하였다. 나아가 수중 천퇴상에서 나타나는 규칙파에 의한 쇄파유도류의 발생을 수치모의하였다. 수치 결과는 존재하는 실험결과와 잘 일치하였으며 평균된 유속분포는 쇄파유도류를 잘 재현하였다.
- 본 연구에서는 VOF기법을 도입한 RANS 방정식 모형으로 평면 파랑수치실험을 할 수 있도록 대표적인 CFD 코드인 FLUENT에 내부조파와 흡수층 기능 그리고 자유수면 변위와 시간평균 물리량을 계산할 수 있도록 부프로그램을 삽입하였다. Choi and Yoon (2009)를 기반으로 일정수심에서 다양한 방향조파를 모의하여 그 결과를 해석해와 비교하므로 방향조파를 통한 목표 파형의 재현능력을 확인하였다.
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격자크기는 ∆x=∆y=L/20~L/50, 그리고 수심방향 격자크기는 ∆z=a/5~h/10로 수치실험의 파랑제원에 따라 고정 혹은 변동격자를 사용하였다. 심한 자유수면변동이 예상되는 영역의 격자를 대체로 작게 설정하였다.
- 일정수심에서 방향조파를 모의하여 그 결과를 해석해와 비교하므로 방향조파를 통한 목표 파형의 재현능력을 확인하였다. 그리고 일정 경사면에 방향조파를 이용한 수치실험을 수행하여 비선형 파랑 굴절에 의해 발달하는 연안류의 유속분포를 제시하였다.
- 4에 수심방향으로 평균한 유속분포 즉 연안류 분포를 도시하였다. 조파시점으로부터 총 41개의 파랑이 조파되는 시점까지 즉 약 50초동안을 수치해석하였다. 그 결과가운데 후반부의 28개 파랑의 전파동안의 결과를 이용하여 나타낸 연안류가 완전히 발달했다고 말하기는 힘들지만, 파랑의 운동량 유량의 변화에 의해 발생되고 분자점성과 난류점성에 의해 흐름분포가 형성되는 것으로 알려진 연안류의 형상을 잘 재현하고 있다고 판단된다.
- 2 sec인 파랑을 조파하므로 수치실험을 수행하였다. 조파영역으로 평행한 x방향 양 끝 영역에 흡수층 경계를 장착하였으며 y방향 양 끝경계는 반복경계조건을 사용하여 수치해석하였다. Fig.
- 일정수심에서 2개방향의 조파에 대해 수치모의하고 그 결과를 선형 해석해와 비교하였다. 조파영역으로 평행한 x방향 양끝 영역에 흡수층 경계를 장착하였으며 y방향 양끝경계는 반복경계조건을 사용하여 수치모의하였다. Figs.
- 40 deg의 방향조파를 하여 일정경사면에서 굴절 되는 파랑의 쇄파와 그로 인하여 발생되는 연안류를 3차원 수치해석하고 그 결과를 이용하여 연안류의 수심방향 유속분포를 제시하므로 RANS 방정식 모형을 이용한 3차원 파랑수치해석연구의 가능성을 검증하였다. 조파영역의 일정수심 h0=0.33m으로부터 얼마간 떨어진 지점에 1:34.26로 일정한 경사사면을 격자구성하고 A=2.5 cm, T=1.2 sec인 파랑을 조파하므로 수치실험을 수행하였다. 조파영역으로 평행한 x방향 양 끝 영역에 흡수층 경계를 장착하였으며 y방향 양 끝경계는 반복경계조건을 사용하여 수치해석하였다.
- , 2003)로 대신한다. 파랑의 조파 및 흡수층 그리고 자유수면변위를 산정하는 부프로그램을 FLUENT에 삽입하기 위해 사용자 정의함수 (user-defined functions) 기능을 활용하였다. 운동량 원천항을 이용한 내부조파와 소파기법을 위해 Choi and Yoon (2009)을 사용하였다.
대상 데이터
- 벽 경계조건은 점착 (no-slip)경계조건으로 벽함수를 사용하였으며 계산영역 상부경계를 압력유출경계로 설정하여 공기의 유출입이 자유롭게 하였다. 격자크기는 ∆x=∆y=L/20~L/50, 그리고 수심방향 격자크기는 ∆z=a/5~h/10로 수치실험의 파랑제원에 따라 고정 혹은 변동격자를 사용하였다. 심한 자유수면변동이 예상되는 영역의 격자를 대체로 작게 설정하였다.
- 3을 사용하였다. 조파영역은 대략 반파장(L/2)으로 하였고 흡수층 영역은 대략 한 파장 L으로 계산영역 양 끝단에 설정하여 격자를 구성하였다. 자유수면변위 산정은 시간격자보다 큰 0.
데이터처리
- Choi and Yoon (2009)의 조파기법은 방향조파가 가능하도록 유도되어있다. 일정수심에서 2개방향의 조파에 대해 수치모의하고 그 결과를 선형 해석해와 비교하였다. 조파영역으로 평행한 x방향 양끝 영역에 흡수층 경계를 장착하였으며 y방향 양끝경계는 반복경계조건을 사용하여 수치모의하였다.
이론/모형
- 운동량 원천항을 이용한 내부조파와 소파기법을 위해 Choi and Yoon (2009)을 사용하였다. 본 연구의 수치실험을 위해 Lin and Liu(1998)의 제안에 따라 난류모형 계수들의 초기값들을 입력하였으며, 수치소산오차를 줄이기 위해 부정류 VOF 모형에서 Courant 수, Cr=0.3을 사용하였다. 조파영역은 대략 반파장(L/2)으로 하였고 흡수층 영역은 대략 한 파장 L으로 계산영역 양 끝단에 설정하여 격자를 구성하였다.
- 파랑의 조파 및 흡수층 그리고 자유수면변위를 산정하는 부프로그램을 FLUENT에 삽입하기 위해 사용자 정의함수 (user-defined functions) 기능을 활용하였다. 운동량 원천항을 이용한 내부조파와 소파기법을 위해 Choi and Yoon (2009)을 사용하였다. 본 연구의 수치실험을 위해 Lin and Liu(1998)의 제안에 따라 난류모형 계수들의 초기값들을 입력하였으며, 수치소산오차를 줄이기 위해 부정류 VOF 모형에서 Courant 수, Cr=0.
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