슬리트케이슨제에 의한 반사율과 구조물에 작용하는 파압에 관한 2차원 및 3차원 해석
Two and Three Dimensional Analysis about the Reflection Coefficient by the Slit Caisson and Resulting Wave Pressure Acting on the Structure
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초록
최근 슬리트케이슨제와 같은 유공방파제의 파랑제어특성에 대한 이론적•실험적 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 규칙파의 작용하에 슬리트케이슨에 의한 반사율의 특성과, 전면유공부 및 유수실의 내부벽면에 작용하는 파압을 2차원 및 3차원수치파동수로에서 각각 추정하고, 그 결과를 검토하였다. 수치실험에서는 주기 7초, 9초, 11초 및 13초와 각각의 주기에 대해 파형경사 0.02, 0.03 및 0.04를 갖는 입사파고의 수치실험안을 설정하였고, 본 연구에서 사용된 2차원 및 3차원의 수치해석은 Navier-Stokes운동방정식에 기초한 이상류(二相流) 수치모델로서, 이는 타해석기법에 비해 복잡한 수면변동에 대한 물리현상을 쉽게 재현할 수 있으며, 수치프로그램의 구성이 보다 간략하게 되는 장점이 있다. 실험결과에 의하면, 반사율에 있어서 주기가 짧은 경우에는 2차원해석이 상당히 큰 값을 나타내지만, 주기가 길어지고 파형경사가 큰 경우에는 2차원해석과 3차원해석의 결과가 거의 동일한 값을 나타낸다. 파압에 있어서 주기가 짧은 경우에는 두 해석법에서 차이는 작지만, 주기가 길어지고 파형경사가 큰 경우에는 차이가 크게 나타나는 경향을 확인할 수 있었다.
Abstract
Recently, the theoretical and experimental research is being made actively in control character of waves of perforated-wall caisson breakwater like the slit caisson. This study showed that the character of reflection coefficient and the wave pressure acting on the front and inner of slit caisson were estimated in two and three dimensional numerical wave flume and compared each other. The numerical experiment was set and conducted by various cases as to a variety of wave steepness under 7 sec, 9 sec, 11sec and 13 sec period condition. In this study using a 2 and 3 dimensional numerical wave flume, it applied the Model for the immiscible two-phase flow based on the Naveir-Stokes Equations. This technique can easily reproduce a complicated physical phenomenon more than others and organize the program simply. According to the results of the experiment, the reflection coefficient was estimated high in short-period waves. However, 2-dimensional numerical experiment and 3-dimensional numerical experiment were the same in case of the long-period waves and high wave steepness. And to conclude in case of short-period waves the pressures were a relatively small difference between the two, but there was a big gap in long-period waves and high wave steepness.
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