5.3 해석결과
5.3.3 돌핀계류 부소파제의 해석결과
(1) 파랑변형
(a) 흘수의 변화에 따른 파랑변형
Fig. 5.6(a)~(c)는 무차원흘수가 각각 0.25, 0.35, 0.45인 경우에 있어서 회절계수(무
차원파고분포)의 공간분포를 나타낸 결과이다. 모든 그림에서 부소파제에 의한 입사파 의 반사로 인한 부분중복파의 형성을 볼 수 있으며, 이는 부소파제의 바로 전면에서 가 장 명확히 나타나고 부소파제에서 멀어질수록 파랑에너지의 수평분산에 의해 확산된 다.
여기서, 흘수가 깊을수록 개구부에서 파랑이 더욱 집중되는 현상을 볼 수 있으며, 이 로부터 개구부를 통해 배후해역으로 보다 큰 파랑에너지가 전파된다. 이와 같은 현상 은 흘수가 깊을수록 부소파제 저면을 통한 에너지 전달이 작아지고, 상대적으로 개구 부를 통한 에너지 전달이 많아지기 때문으로 판단된다. 그리고, 부소파제 배후역에서 정온도를 살펴보면, 정온도의 차이는 크게 발생하지 않지만, Fig. 5.6(a)의 경우가 이 계 산의 범위내에서는 가장 탁월한 것으로 나타났다. 이로부터 일반적으로 흘수가 깊은 경우에 부소파제의 저면을 통한 파랑에너지가 많이 차단되므로 정온도가 향상될 것으 로 여겨지지만, 반대로 개구부를 통한 에너지전달이 상대적으로 커져 오히려 정온도가 나빠지는 경우가 있다는 것을 알 수 있다.
부소파제의 설계에 있어서 흘수는 부소파제의 상부에서 주어지는 하중의 조건 및 부 소파제의 재료의 특성에 의해 일반적으로 고정되는 값으로, 부소파제의 계획에서
Ballast로 흘수를 변화시킬 수 있는 범위는 매우 적다. 따라서, 입사파랑조건에 따라 최
적의 단면형상을 얻기 위해서는 후술하는 부소파제의 폭과 흘수를 동시에 고려하여 판
단할 필요가 있을 것이다.
(b) 입사파향각의 변화에 따른 파랑변형
Fig. 5.7(a), (b)는 입사파향각을 각각 60˚, 45˚로 변화시킨 경우에 있어서 회절계수
의 공간분포를 나타낸 결과이다. 여기서, 90˚인 Fig. 5.6(b)의 경우를 포함하여 검토 하면, 직각으로 입사하는 경우에는 입사파향에 대해서 동일한 각도로 반사파가 형성되 므로 무차원파고분포가 축에 대해서 좌우대칭으로 형성되지만, 60˚, 45˚의 경우에 는 입사파랑이 우측상방에서 경사지게 입사하고 부소파제에서 반사파는 동일한 각도 로 좌측상방으로 반사되므로 부소파제의 전면에서 나타나는 부분중복파가 좌측에 형 성될 것이며, 이러한 현상은 입사파향각이 작을수록 보다 좌측으로 이동할 것이다. 따
라서, Fig. 5.7(a)의 경우보다 Fig. 5.7(b)의 경우가 부분중복파의 형성이 좌측으로 치우
쳐 있다는 것을 알 수 있다. 배후역의 파고분포를 살펴보면, 입사파향각이 작을수록 우 측으로 유입되는 입사파랑에너지가 많기 때문에 상대적인 정온역이 보다 좌측으로 치 우쳐 있으며, 그의 범위는 좁아진다는 것을 알 수 있다.
이로부터 부소파제의 배치는 일반적으로 입사파향에 대해서 직각으로 배치하는 것 이 파랑제어에 효과적이라는 것을 알 수 있다. 그러나, 해역에 따라서 정온해역 위치의 차이 및 해안시설물의 보호 및 선박의 접안능력 등을 고려하여 최적의 배치안을 도출 할 필요가 있을 것이며, 이와 같은 부소파제의 배치계획은 부소파제의 설계에 있어서 가장 중요한 문제 중의 하나이다.
(c) 입사주기의 변화에 따른 파랑변형
Fig. 5.8(a), (b)는 입사주기가 각각
3.776, 1.678인 경우에 대한 회절계수의 공간분포를 나타낸 결과이다. 전체적으로는 전술한 Fig. 5.6과 동일한 공간적인 분포형 태를 가지지만 주기가 길어질수록 반사파가 작아지고, 그로부터 부소파제의 전면에서 형성되는 부분중복파의 형성이 작아져 부소파제의 배후해역에서 파고치가 커지는, 즉 정온도가 나빠지는 결과를 초래한다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 잘 알려져 있는 부소파제의 일반적인 결과로서 주기가 긴 파랑일수록 부소파제의 파랑제어효과 가 떨어진다는 것을 3차원해석에 의해서도 확인할 수 있다.여기서, 주기가 가장 짧은
3.776인 Fig. 5.8(a)의 경우와 주기가 가장 긴
1.678인 Fig. 5.8(b)를 비교하면
3.776의 경우가 개구부 배후해역에서 는 약간 높은 파고치를 나타내지만, 부소파제의 배후에서는 Fig. 5.8(b)보다 좋은 결과 를 나타낸다. 여기서, Fig. 5.8(b)의 경우가 개구부 배후해역에서
3.776인 Fig.5.8(a)보다 향상된 정온도를 나타내는 이유는 단주기파랑일수록 부체전면에서 반사파에
의한 부분중복파가 많이 형성되므로, 개구부를 통한 부분중복파의 유입이 많아지기 때 문인 것으로 판단된다.
(d) 폭의 변화에 따른 파랑변형
Fig. 5.9(a), (b)의 경우는 주기
2.417일때 부소파제의 폭을 각각
0.2,0.4로 변화시킨 경우의 회절계수의 공간분포를 나타낸 결과이다. 여기서,
0.3인Fig. 5.6(b)를 포함하여 검토하면, 무차원파고분포의 특성으로 폭이 증가함에 따라 반사
특성이 상이함으로서 부소파제의 전면에 형성되는 부분중복파의 양상이 다르다. 이 계 산의 범위내에서는 Fig. 5.9(b)의 경우가 부소파제의 배후해역에서는 정온도가 가장 우 수한 것으로 나타나지만, 개구부를 통한 파랑에너지의 유입이 많아져 개구부 배후해역 에서 정온도가 악화되는 것을 확인할 수 있다.
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 -300
-200 -100 0 100 200 300
90
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
(a) 0.25.
Fig. 5.6. 흘수의 변화에 따른 무차원파고분포(돌핀계류 부소파제)(계속)
( 60cm,
2.0,
0.3,
0.167, 90˚,
2.417).-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 -300
-200 -100 0 100 200 300
90
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
(b) 0.35.
Fig. 5.6. 흘수의 변화에 따른 무차원파고분포(돌핀계류 부소파제)(계속)
( 60cm,
2.0,
0.3,
0.167, 90˚,
2.417).-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 -300
-200 -100 0 100 200 300
90
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
(c) 0.45.
Fig. 5.6. 흘수의 변화에 따른 무차원파고분포(돌핀계류 부소파제)
( 60cm,
2.0,
0.3,
0.167, 90˚,
2.417).-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 -300
-200 -100 0 100 200 300
60
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
(a) 60˚.
Fig. 5.7. 입사파향각의 변화에 따른 무차원파고분포(돌핀계류 부소파제)(계속)
( 60cm,
2.0,
0.3,
0.167, 0.35,
2.417).-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 -300
-200 -100 0 100 200 300
45
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
(b) 45˚.
Fig. 5.7. 입사파향각의 변화에 따른 무차원파고분포(돌핀계류 부소파제)
( 60cm,
2.0,
0.3,
0.167, 0.35,
2.417).-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 -300
-200 -100 0 100 200 300
90
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
(a)
3.776.Fig. 5.8. 주기의 변화에 따른 무차원파고분포(돌핀계류 부소파제)(계속)
( 60cm,
2.0,
0.3,
0.167, 0.35, 90˚).-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 -300
-200 -100 0 100 200 300
90
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
(b)
1.678.Fig. 5.8. 주기의 변화에 따른 무차원파고분포(돌핀계류 부소파제)
( 60cm,
2.0,
0.3,
0.167, 0.35, 90˚).-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 -300
-200 -100 0 100 200 300
90
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
(a)
0.2.Fig. 5.9. 폭의 변화에 따른 무차원파고분포(돌핀계류 부소파제)(계속)
( 60cm,
2.0,
0.167, 0.35, 90˚,
2.417).-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 -300
-200 -100 0 100 200 300
90
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
(b)
0.4.Fig. 5.9. 폭의 변화에 따른 무차원파고분포(돌핀계류 부소파제)
( 60cm,