KCI등재
SPH 기법 기반의 파동수조 시뮬레이션 = SPH-Based Wave Tank Simulations
저자
이상민 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과 박사과정) ; 김무종 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과 박사과정) ; 고권환 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과 박사과정) ; 홍정욱 (한국과학기술원 건설 및 환경공학과 교수) 연구자관계분석
발행기관
학술지명
한국전산구조공학회논문집(Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea)
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
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KCI등재
자료형태
학술저널
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59-69(11쪽)
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Recently, large-scale offshore and coastal structures have been constructed owing to the increasing interest in eco-friendly energy development. To achieve this, the precise simulations of waves are necessary to ensure the safe operations of marine structures. Several experiments are required in the field to understand the offshore wave; however, in terms of scale, it is difficult to control variables, and the cost is significant. In this study, numerical waves under various wave conditions are produced using a piston-type wavemaker, and the produced wave profiles are verified by comparing with the results from a numerical wave tank (NWT) modeled using the smoothed particle hydrodynamics (SPH) method and theoretical equations. To minimize the effect by the reflected wave, a mass-weighted damping zone is set at the right end of the NWT, and therefore, stable and uniform waves are simulated. The waves are generated using the linear and Stokes wave theories, and it is observed that the numerical wave profiles calculated by the Stokes wave theory yield high accuracy. When the relative depth is smaller than two, the results show good agreement irrespective of the wave steepness. However, when the relative depth and wave steepness are larger than 2 and 0.04, respectively, the errors are negligible if the measurement position is close to the excitation plate. However, the error is 10% or larger if the measurement position is away from the excitation location. Applicable target wave ranges are confirmed through various case studies.
더보기최근 친환경 에너지 개발에 대한 관심의 증가로 해상 및 연안 지역에서 대규모 해양구조물들이 건설되고 있다. 해양구조물은 항상 파랑 하중에 노출되어 있으므로 구조적인 안전성을 확보하기 위해서는 파랑에 대한 정확한 이해와 분석이 필수적이다. 실해역에서 수행되는 실험은 해양파를 이해하기 위한 가장 정확한 방법이지만, 변수의 통제가 어렵고 비용과 규모 측면에서 실험이 제한되는 경우가 많다. 본 연구에서는 수치파동수조를 이용하여 다양한 조건의 파를 생성하고 및 이론식과 비교를 통해 파랑 생성 능력을 검증하였다. 입자 기반 수치해석법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 기법을 이용하여 3차원 수조 및 피스톤 조파기를 모델링하였으며, 반사파에 대한 영향을 최소화하기 위해 수로 끝단에 질량 가중 감쇠 영역을 설정하여 안정적인 파고 및 유속 계산이 수행될 수 있게 하였다. 목표 파랑 조건에서 상대 수심이 2 이하를 만족하는 경우 파형경사에 관계없이 파고와 유속을 계산한 결과가 이론값과 높은 정확도를 보였다. 그러나 상대수심과 파형경사의 목표값이 증가하고, 측정 위치가 멀어짐에 따라서 최대 10% 이상의 오차가 발생하였다. 수치해석을 이용하여 정확한 계산이 가능한 파랑 범위를 무차원 변수를 이용하여 제안하였으며, 차후 수치해석을 이용한 수치파동수조 검증기준과 유체-구조물 상호작용 해석분야 연구에 효과적으로 활용될 수 있다.
더보기분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
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2028 | 평가예정 | 재인증평가 신청대상 (재인증) | |
2022-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (재인증) | KCI등재 |
2019-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (계속평가) | KCI등재 |
2016-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (계속평가) | KCI등재 |
2015-12-01 | 평가 | 등재후보로 하락 (기타) | KCI후보 |
2011-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2009-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2007-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2005-05-29 | 학술지명변경 | 외국어명 : 미등록 -> Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea | KCI등재 |
2005-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2002-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1999-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.27 | 0.27 | 0.23 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.22 | 0.2 | 0.443 | 0.03 |
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