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논문

3차원 VOF법에 의한 연직 주상구조물에 작용하는 파력과 구조물에 의한 파랑변형 해석

Wave Forces Acting on Vertical Cylinder and Their Wave Transformations by 3-Dimensional VOF Method

신동훈|이상기|김창훈|김도삼|이광호
한국해양공학회 (The Korean Society of Ocean Engineers (KSOE))|2007.04|한국해양공학회지 (Journal of Ocean Engineering and Technology)|제21권 제2호|pp. 12-21

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Navier-Stokes equation Navier-Stokes 방정식Vertical cylinder 연직 주상구조물3-Dimensional VOF(Volume of Fluid) method 3차원 VOF법Wave forces 파력Wave transformations 파랑변형
주제분류해양공학

초록

Abstract

As the economy grows and the population increases, we need to develop our coastal area and make use of it for various purposes. Specifically, investigation of the wave interactions on and around the vertical cylinders is very important in the design of the offshore or coastal structures. The nonlinear potential analysis developed so far, although very useful, has been found to be limited in application, as strong nonlinear waves generated by the interference between multilayered cylinders and wave impact forces by breaking waves can hardly be estimated. In this study, using a 3-Dimensional volume tracking method VOF(Volume of Fluid), based on Navier-Stokes equations, was developed to simulate highly nonlinear effects, such as breaking waves at the interface or complicated interference waves among structures. A numerical method for nonlinear interaction wave and vertical cylinders is newly proposed. The wave forces and wave transformations computed by the newly proposed numerical simulation method were compared to the other researcher's experimental results, and the results agree well. Based on the validation of this study, this numerical method is applied to the two vertical cylinders to discuss their nonlinear wave forces and wave transformations, according to the variations of separate distance of vertical cylinders.1. 서 론 해안공간의 이용ㆍ개발을 목적으로 방파제와 안벽을 위시한 이안제, 돌제 등과 같은 여러 형태의 해안 및 항만구조물이 연안역에 건설되어 왔고, 특히 최근에는 연안역의 다목적 이용과 개발에 따라 해상교량의 주탑, 원유저장탱크, 원자력발전소의 취수탑 및 해중전망대 등과 같은 대형주상구조물이 많이 설치되고 있는 추세이다. 이러한 대형주상구조물의 설계에 있어서 구조물에 작용하는 파력과 구조물에 의한 파랑변형의 정확한 예측은 구조물의 안정성확보와 해역환경변화의 예측에 중요한 문제이다. 구조물의 직경()과 입사파장()의 비가 의 영역에 속하는 구조물은 대형구조물로, 의 영역에 속하는 구조물은 소형구조물로 각각 구분되며, 소형구조물의 경우

참고문헌 (26)

  1. "3차원 파동장에 있어서 대형연직케이슨에 작용하는 선형 및 비선형의 파압분포특성에 관한 연구", 15(3), pp.114~119 (2001)
  2. "월파를 허용하는 투과성 방파제의 파랑변형에 관한 수치해석", 16(2), pp.1~5 (2002)
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  11. "Volume of Fluid Method for the Dynamics of Free Boundaries", 39, pp.201~225 (1981)
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  21. "Wave Forces on Piles", pp.1~17 (1954)
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  24. "Dynamics of Offshore Structure" (1989)
  25. "A Study of Second-Approximation Analysis Results and Application for Nonlinear Diffraction Wave According to Large Coastal Structure", pp.223~ (1998)
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