투과성 원형 파일의 일렬 배열과 파의 상호작용
Wave Interaction with an In-Line Array of Cylindrical Porous Piles
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초록
본 연구에서는 투과성 원형 파일을 일렬로 배열하여 만든 파일 방파제와 파의 상호작용을 평가할 수 있는해석 모델을 개발하고 모형 실험을 통하여 이를 검증하였다. 해석 모델은 선형포텐셜 이론에 기반한 고유함수전개법을 사용하였으며, 이를 검증하기 위한 모형 실험은 일정한 공극률을 가진 투과성 원형 파일 2개를 2차원 조파수조의폭방향으로 배치하여 실험 모델 전면에서의 파의 증폭비와 파일의 안과 밖 특정 위치에서의 파압을 측정하여 해석해와 비교하였다. 투과성 파일 방파제는 일부 파를 통과시켜 해수교환이 가능하며 또한 투과성 재질을 통한 에너지손실 효과로 처올림 파와 반사파 그리고 파랑 하중을 줄이는 등 여러 장점들을 확인하였다. 개발된 해석 모델은 설계 인자들의 범위를 줄일 수 있어 투과성 파일 방파제의 초기 설계에 귀중한 정보를 제공할 수 있을 것이다.
Abstract
In this study, the analytical model was developed to evaluate the performance of a pile breakwater made by an in-line array of cylindrical porous piles, and it was validated through model experiments. The analytical model employed the eigenfunction expansion method based on linear potential theory. For validation, the model experiment was conducted by placing two cylindrical porous piles with a porosity of 0.1 in a twodimensional wave flume. The wave amplification ratio at the front of the experimental model, as well as the wave run-up and wave pressure at specific locations inside and outside the piles, were measured and compared with the analytical results. This study showed several merits of the perforated pile breakwater, such as allowing permissible wave transmission to enable seawater exchange and reducing wave run-up, reflected waves, and wave loads due to energy loss through the porous material. The developed analytical model can reduce the range of design parameters, thereby providing valuable information for the initial design of a perforated pile breakwater.