방파제 형식에 따른 반사율 변화가 해저지형에 미치는 영향 수치해석: 물리기반 지형모형 SeoulFoam을 중심으로
Numerical Analysis of Modified Seabed Topography Due to the Presence of Breakwaters of Varying Reflection Characteristics using Physics-based Morphology Model [SeoulFoam]
0
조회
0
다운로드
3
인용
0
참고문헌
키워드
초록
방파제 형식에 따른 반사율 변화가 해저지형에 미치는 영향을 살펴보기 위한 수치 모의를 수행하였다. 수치 모형은 OpenFoam 기반 tool box인 OlaFlow와 물리기반 지형모형[SeoulFoam]으로 구성하였으며, 이 과정에서 침·퇴적으로 인해 변형을 겪는 해저지형과 내습하는 파랑 간의 상호작용은 Dynamic Mesh를 활용하여 기술하였다. 다양한 반사 특성을 보이는 사석 경사제, 직립제, 곡면 슬릿 케이슨 방파제는 서로 다른 정상파를 결과하였으며, 이는해저지형에 상당한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 저면 유속이 상대적으로 큰 정상파 마디[node]에서 연행된 모래가 경계층 drift에 의해 배[antinode]로 이송된다는 Nielsen(1993)의 연구 결과와도 일치한다. 이렇게재배치되는 모래로 정상파의 배[antinode]에는 sand wave의 마루, 마디[antinode] 인근에는 sand wave의 곡이 형성되었으며, sand wave 진폭은 반사계수가 우월한 곡면 슬릿 케이슨에서 가장 크게 관측되었다. 이러한 현상은 반사계수가 큰 경우 마디에서의 저면 유속 증가로 상대적으로 많은 모래가 연행되어 발생하는 것으로 판단된다.
Abstract
Numerical simulations were implemented to look into the modified seabed topography due to the presence of breakwaters of varying reflection characteristics. The numerical model was composed of OlaFlow, an OpenFoam-based tool box, and a physics-based morphology model [Seoul Foam]. In doing so, the interaction between the seabed, which undergoes deformation due to siltation and scouring, and the incoming waves was described using Dynamic Mesh. The rubble-mound, vertical, and curved slit caisson breakwaters with varying reflection characteristics resulted in standing waves that differ from each other, shown to have a significant influence on the seabed topography. These results are in line with Nielsen’s study (1993) that sands saltated under the surface nodes of standing waves, where the near-bed velocities are most substantial, convected toward the surface antinodes by boundary-layer drift. Moreover, the crest of sand waves was formed under the surface antinodes of standing waves, and the trough of sand waves was formed under the surface antinodes. In addition, sand wave amplitude reaches its peak in the curved slit caisson with a significant reflection coefficient, and the saltation of many grains of sand would cause this phenomenon due to the increased near-bed velocity under the nodes when the reflection coefficient is getting large.
참고문헌 (21)
- Bagnold, R. A., "Experiments on a gravity-free dispersion of large solid spheres in a Newtonian fluid under shear", Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 1954, 225(1160), pp.49~63 (1954)
- 조용준, "사석방파제 거치로 인한 해저지형변화 수치해석: 물리 기반 지형모형 SeoulFoam을 중심으로", 한국연안방재학회지, 8(3), pp.151~163 (2021), (사)한국연안방재학회
- 개발: Dynamic Mesh를 중심으로, "한국연안방재학회지", 2021, 211~219, pp.(사)한국연안방재학회
- Cho, Y. J., "Development of the physics-based morphology model as the platform for the optimal design of beach nourishment project: a numerical study", J. Mar. Sci. Eng, 8, pp.828~ (2020)
- 조용준, "저천단방파제 거치로 인한 해양 수환경 변화 수치해석: 개방해역에 형성되는 이안류를 중심으로", 한국연안방재학회지, 7(4), pp.181~193 (2020), (사)한국연안방재학회[DOI]
- Cho, Y. J., "Scour controlling effect of hybrid mono-pile as a substructure of offshore wind turbine", J. Mar. Sci. Eng, 2020, pp.8~ (2020)
- 조용준, "왜도 된 연흔모양 매트의 해빈 안정화 효과 수치해석", 한국해안·해양공학회논문집, 31(4), pp.209~220 (2019), 한국해안,해양공학회[DOI]
- 조용준, "Bound Mode의 외중력파에 의한 항내 이상파 생성가능성에 대하여", 한국해안·해양공학회논문집, 31(1), pp.17~27 (2019), 한국해안,해양공학회[DOI]
- 장병상, "해역별 최적 해빈 안정화 공법 선정 Platform 개발을 위한 기초연구 III 단위 관측 기간에 발생하는 불규칙 파랑과 구속모드의 외중력파, 경계층 Streaming이 횡단표사에 미치는 영향을 중심으로", 한국해안·해양공학회논문집, 31(6), pp.434~449 (2019), 한국해안,해양공학회[DOI]
- 조용준, "해역별 최적 해빈 안정화 공법 선정 Platform 개발을 위한 기초연구맹방해변 이송모드별 년 표사수지를 중심으로", 한국해안·해양공학회논문집, 31(1), pp.28~39 (2019), 한국해안,해양공학회[DOI]
- 조영진, "맹방해빈의 일 년에 걸친 대순환과정 수치해석 2017.4.26부터 2018.4.20까지의 해안선 변화를 중심으로", 한국해안·해양공학회논문집, 31(3), pp.101~114 (2019), 한국해안,해양공학회[DOI]
- Dean, R.G, "Coastal Processes with Engineering Applications" (2002), Cambridge University Press
- The bed-load function for sediment transportation in open channel flow, "Einstein, H.A", U.S. Dept. of Agriculture, ~, pp.Tech. Bull. 1950, No. 1026 (1950)
- Higuera, P., "Realistic wave generation and active wave absorption for Navier-Stokes models:application to OpenFOAM", Coast. Eng, 71, pp.102~118 (2013)
- Higuera, P., "Simulating coastal engineering processes with OpenFOAM", Coast. Eng, 71, pp.119~134 (2013)
- Jacobsen, N. G., "Formation and development of a breaker bar under regular waves. Part 1:Model description and hydrodynamics", Coastal Engineering, 88, pp.182~193 (2014)
- Luque, R. F., "Erosion and transport of bed-load sediment", 박사, pp.1974
- Nielsen, P., "Coastal Bottom Boundary Layers and Sediment Transport" (1993), World Scientific Publishing Co
- Pope, S. B., "Ten equations concerning the large-eddy simulation of turbulent flows", New Journal of Physics, 6(35), pp.1~24 (2004)
- Sumer, B.M, "The mechanics of scour in the marine environment" (2002), World Scientific
- Tukovic, V, "Simulation of Free-Rising Bubble with Soluble Surfactant using Moving Mesh Finite Volume", Area Method, 2008, ~