수치해석에 사용된 수치조파수조의 크기는 수치계산의 계산효율을 위하여 길이 3(은 파장)과 폭 2로 적용되었고, 불투과잠제는 조파판으로부터 1.5의 이격지점에 설치되었다. 여기서, 수위 측 정시는 ≒2.0m이고, 유속 측정시는 ≒3.0m의 값을 가진다. 바닥경계조건은 Slip조건을, 배후면과 양측면은 모두 감쇠영역으로 적용되었으며, 격자크기는 =2cm, =2cm, =1cm이고, 격자의 총 개수는 수위 측정의 경우에 대략 310만개에, 유속 측정의 경우에 대략 702만개에 달한다. 수치조파에 는 Stokes 5차파이론을 적용하였으며, 난류모델에는 LES모델(Ghosal et al., 1995)을 적용하였다.
Fig. 5.6은 Figs. 5.4와 5.5의 조건으로부터 산정된 Fig. 5.4(a)의 불투과잠제 주변에서 무차원수위변동 에 관한 수치해석결과와 실험결과를 나타낸 것이다. 잠제 천단상인 1과 2지점에서는 급격한 비선형파 의 발생·발달로 인하여 파형에서 대칭성이 붕괴되기 시작하고, 잠제 배후인 3과 4지점에서는 파의 재 형성과정을 통하여 다시 대칭성을 갖는 파형이 재형성되는 것을 알 수 있다. 3지점의 실험파형에 포 함된 작은 변동은 잠제로부터 짧은 이격거리 때문에 잠제 천단상에서 형성된 산란파(evanescent mode
waves)가 직접적인 영향을 미친 결과이며, 이격거리가 보다 긴 4지점에서는 그의 영향이 감소된 것을
알 수 있다. 이러한 시간변동과정에서 수치해석결과와 실험결과를 비교하면 상호간에 일치성이 매우 양호한 것으로 판단되며, 따라서 본 수치해석의 타당성이 충분히 확인된다.
Fig. 5.7은 Figs. 5.4와 5.5 조건으로부터 산정된 Fig. 5.5(b)의 불투과잠제 주변에서 수치해석결과와 실험결과를 비교한 불투과잠제 주변에서 방향과 방향의 무차원수평유속변화를 나타낸 것이며, 측 정 높이는 모두 바닥으로부터(1지점은 잠제 천단상으로부터) =0.28m인 지점이다. 1지점은 천단상이 고, 2와 3지점은 회절파의 영향을 직접적으로 받는 곳이며, 4지점은 잠제의 배후이다. 잠제 천단상에 서는 방향의 유속이, 나머지 지점에서는 방향의 유속이 탁월한 것을 알 수 있고, 시간변동과정에서 수평유속에 관한 수치해석결과와 실험결과를 비교하면 상호 대응성이 탁월한 것으로 판단되며, 따라
서 olaFlow(Higuera et al., 2018)에 의한 3차원투과성잠제의 파동장 해석결과에 대한 타당성이 충분히
검증된다.
서 구조물까지의 이격거리를 각각 의미한다. 여기서, 본 장에서 설상사주의 형성조건하라는 것에 대해 검토한다. Black and Andrews (2001)가 제시한 조건에 따르면 설상사주의 형성조건은 <1.0로 주 어지며, 본 연구에서 LCS의 배치조건은 이 조건의 범위에 속하므로 설상사주가 형성되는 조건을 만족 한다.
(a) Point ① (b) Point ②
(c) Point ③ (d) Point ④
Fig. 5.6. Comparison between simulated and measured water surface elevations.
(a) Point ① (b) Point ②
(c) Point ③ (d) Point ④
Fig. 5.7. Comparison between simulated and measured - and -direction velocities.
(a) Illustrative sketch of placement of LCS (b) Measuring points of water level fluctuation
(b) Dimension of two-dimensional section of LCS and sandy beach
Fig. 5.8. Definition sketch for layout of LCS, measuring points of water level and cross section.
Fig. 5.8(b)는 파랑의 정상상태를 파악하기 위한 수위측정위치의 좌표점을 나타낸다. Fig. 5.8(c)는 본
연구에 작용한 LCS의 형상에 대한 상세도이며, 이는 Lee et al.(2017)에서 적용된 LCS를 참조하여 도
출하였다. 여기서, TTP층은 1:1.5의 경사와 0.1967m의 두께를 갖고 월파를 허용할 때와 허용하지 않을
때를 상정하여 천단고를 =3cm와 8cm로 각각 구축하였으며, 공극률 =0.5, 중앙입경 =5cm, 그 리고 다공성매질에 대한 Madsen and White(1975)의 실험으로부터 산정된 =1200과 =1.7을 적용하였 다. 마운드부분은 1:1.5의 경사와 0.1333m의 높이를 가지며, 공극률 =0.33 , 중앙입경 =3cm, 그리 고 Jensen et al.(2014)의 실험으로부터 산정된 =500과 =2.0을 적용하였다. 케이슨의 높이는 0.1467m 이고, 불투과성으로 적용하였다. 해빈은 1:20의 경사를 가지며, 공극률 =0.3, 중앙입경 =0.2cm, 그리고 Billstein et al.(1999)의 실험으로부터 산정된 =0과 =3.0을 적용하였다.
Table 5.3은 수치해석에 적용된 규칙파랑의 제원, 구조물의 개구폭, 구조물의 길이, 구조물의 천단고
및 해안선으로부터 이격거리에 대한 각각의 수치를 나타낸다. 계산은 LES에 의한 난류모델(Ghosal et
al., 1995)을 적용하고, 계산의 안정을 위해 Courant상수를 0.1 이하가 되도록 설정하여 수치해석을 수
행하였다.
Table 5.3. Incident wave condition and 3-dimensional layout of LCS.
CASE No.
Crest freeboard from still water level
(cm)
Wave maker theory
Incident wave height
(cm)
Incident wave period
(s)
Gap width
(m)
LCS length
(m)
Distance between shoreline and LCS
(m)
Over- topping
01H5G300Rc3
3
Stokers II
5
1.4
3 7
6.5
○
02H5G250Rc3 2.5 7.5 ○
03H5G200Rc3 2 8 ○
04H7G300Rc3
7
3 7 ○
05H7G250Rc3 2.5 7.5 ○
06H7G200Rc3 2 8 ○
01H5G300Rc8
8
5
3 7
×
02H5G250Rc8 2.5 7.5
×
03H5G200Rc8 2 8
×
04H7G300Rc8
7
3 7
×
05H7G250Rc8 2.5 7.5
×
06H7G200Rc8 2 8