BEM-CADMAS-SURF 결합해석법에 기초한 수치조파수조의 응용

Abstract

대수심의 유체운동을 포텐셜 운동으로 가정하여 자유수면의 거동을 신속히 해석하는 BEM 해석법과 구조물 근방에서 유체의 자유 수면 변화를 계산하기 위하여 NS방정식의 해석으로 CADMAS-SURF 기법을 결합하여 하이브리드 수치기법을 개발하였다. 하이브리드 해석법에서는 반사파를 고려해야 할 넓은 영역에서, 대수심의 영역은 BEM이, 천수역은 CADMAS-SURF가 계산하게 된다. 특히, 하이브리드 모델은 장시간에 걸친 불규칙파의 운동에 대해서는 단독의 CADMAS-SURF을 이용한 계산에 비해 거의 동일한 정확도로 월등히 신속하게 계산할 수 있다. 본 연구에서는 완경사 해저면을 가진 넓은 해역에서, 호안구조물에 내습하는 파랑의 처오름과 월파와 같은 강비선형 파랑장 계산에 결합해석모델을 적용하였다. 계산결과는 각각 토요시마(풍도(豊島))의 규칙과 처오름 실험과 고다(합전(合田))가 제안한 불규칙파의 월파량 산정도와 비교하였다. The hybrid numerical model is developed by combining BEM that can calculate the wave motion rapidly under the potential theory and CADMAS-SURF that solves Navier-Stokes equations for the free surface variation near the structure, In the hybrid model the calculation of wave motion in a wide field of wave reflection for deep water area is conducted by BEM but for shallow water area by CADMAS-SURF. Especially the hybrid model can calculate random wave motions for long term period more rapidly with almost similar accuracy than the calculation of wave motion which was carried out by CADMAS-SURF only. In this study the coupling model was applied to the calculation of the strong nonlinear wave motion such as wave runup and overtopping at the coastal structure on the mild-slope bottom and the results of numerical model were compared with the Toyosima's experiments of regular wave runup and Goda's design diagram of ramdom wave overtopping, respectively.