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

Title
3차원 VOF법에 의한 연직 주상구조물에 작용하는 파력과 구조물에 의한 파랑변형 해석
Alternative Title
Analysis of Wave Forces Acting on Vertical Column and Their Wave Transformations by 3-Dimensional VOF Method
Author(s)
이상기
Publication Year
2007
Publisher
한국해양대학교 대학원
URI
http://kmou.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002174132
http://repository.kmou.ac.kr/handle/2014.oak/8083
Abstract
최근, 경제성장과 인구증가에 따라 연안역을 중심으로 다양한 형태의 해안 및 항만구조물의 개발이 필요하게 되었다. 이러한 해안 및 항만구조물의 설계에 있어서 대형 연직 주상구조물에 의한 파동장의 변화 예측은 주변 해역을 항해하는 선박으로의 영향 및 주상구조물 주변의 세굴문제 등을 검토하는데 있어서 매우 중요하다. 또한, 대형 연직 주상구조물에 의해 발생하는 회절파를 고려한 작용파압 및 파력은 내파설계상 정확히 예측할 필요가 있다. 연직 주상구조물에 작용하는 파력과 파랑변형에 대한 기존의 연구는 대부분이 비선형의 포텐셜모델이였으며, 복수의 주상구조물간의 상호간섭에 의한 강비선형의 파랑 및 적용대상구조물에 한계가 있다.

본 연구에서는 복수의 대형 연직 주상구조물을 중심으로 구조물에 작용하는 비선형파력과 구조물에 의한 비선형파랑변형을 검토하며, 수치해석의 이론으로 파랑과 구조물과의 비선형상호간섭에 따른 복잡한 자유수면의 거동특성을 고정도로 해석할 수 있는 Navier-Stokes방정식에 근거한 3차원 VOF(Volume Of Fluid)법을 적용하였다. 본 수치해석의 타당성을 검증하기 위해 연직 원주구조물과 파랑과의 비선형간섭에 따른 연직 원주구조물 주변에서의 파랑변형에 대하여 해석해 및 2차오더의 회절산란포텐셜을 유도한 Sanada(1998)의 수치해석결과 및 수리실험결과와 본 수치해석결과를 비교ㆍ검토하였다. 그리고, 연직 원주구조물에 작용하는 파력특성에 대하여 Chakrabarti and Tam(1975)의 수리실험결과와 본 연구의 수치해석결과를 비교ㆍ검토하였으며 좋은 대응성이 확인되었다. 이로부터 2기로 구성된 임의형상의 연직 주상구조물에 대해 구조물의 형상, 구조물의 배치간격, 파의 입사각도 변화에 따른 비선형파력과 비선형파랑변형의 특성을 논의하였다.
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토목환경공학과 > Thesis
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