이중 수중방파제의 파랑감쇠 효과 수치해석

초록

본 연구는 이차원 점성 수치조파수조 기법을 이용하여 이중 수중방파제의 파랑 감쇠 효과를 분석하였다. 점성유체 기반의 수치해석 프로그램인 STAR CCM+를 이용하여 유체영역을 구성하고 바닥면에 수중 방파제를 모델링하여 해석을 수행하였으며, 수치조파수조의 크기는 길이 6 m, 폭 0.3 m, 높이 0.5 m로 설정하였다. 이는 차후 인하대학교의 이차원 수조 실험과의 비교를 위해 계산 영역 크기를 산정하였다. 수조의 양쪽 벽면에 Symmetry 조건을 적용하여 이차원 실험 조건을 구현하였다. 수중 방파제는 각각 폭과 높이가 15 cm이며, 이중 방파제의 간격은 80 cm로 설정하였다. 본 해석에서는 주기 0.8~1.2초, 파고 2 cm의 fifth-order stokes wave를 생성하여 단일 수중 방파제와 이중 수중 방파제로 두 조건에서의 파랑 감쇠 효과를 조사하였다. 자유수면의 시계열 파고 계산 결과는 Goda 식을 활용하여 입사파와 반사파로 분리하여 반사계수를 계산하였으며, 이를 통해 방파제로 인한 입사파의 감쇠 효과를 분석하였다. 또한, 포텐셜 유동을 가정한 경계요소법 기반의 수치해석 결과와의 비교를 통해 본 계산 결과의 신뢰성을 확인하였다. 단일 수중방파제 조건에서는 kh =1에서 최대 반사와 최소 투과가 발생하였다. 추후 이중 방파제에 대한 자세한 결과 분석과 함께 실험 수행을 통해 수치 결과의 정확성을 확인할 예정이다.