해양 식생 굽힘 높이의 근사 추정: 유동장에서 압력장으로의 변환

• 영문명: Approximate Estimation of Marine Vegetation Bending Height: Transformation from the Water Flow Field to the Pressure Field
• 발행기관: 전남대학교 수산과학연구소
• 저자명: 탄 반 차우(Than Van Chau) 나원배(Won-Bae Na)
• 간행물 정보: 『수산과학연구소 논문집』제33권 제2호, 99~110쪽, 전체 12쪽
• 주제분류: 농수해양 > 수산학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2024.12.31

국문 초록

오늘날 우리는 해양 식생을 파랑 에너지가 초래하는 피해로 부터 해안 지역사회와 생태계를 보호하는 리빙 쇼라인으로 간주하고 있다. 이는 해양 식생 초원이 파도를 늦추고, 파의 높이와 에너지를 줄이는 자연 장벽 역할을 하기 때문이다. ‘리빙 쇼라인’을 구축하기 위해서는 해양 식생의 움직임 (굽힘 및 흔들림)을 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 식생을 외팔보로 모형화하여 식생의 최대 횡 방향 변위를 획득하고, 이를 유체-구조 상호작용 수치 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 해석 결과의 상대 % 오차는 2.74~12.48% 수준이었으며, 이는 구조해석 수치 시뮬레이션에서 보의 굽힘 변형 모델 (외팔보, 선형탄성)이 비교적 정확하게 횡 방향 변위를 모사함을 뜻한다. 또한, 보의 굽힘 거동을 고려한 최대 횡 방향 변위와 매개 인자는 유의한 양의 선형 관계 (R2=0.97 또는 0.96)를 나타낸다. 이는 식생의 최대 횡 방향 변위 또는 굽힘 높이가 유속, 식생의 높이, 식생의 탄성계수, 식생의 폭, 식생의 두께에 종속되고, 이들 매개 인자를 활용하면, 압력장에서 식생의 굽힘 거동, 즉 최대 횡 방향 변위와 굽힘 높이를 어느 수준까지 예측할 수 있음을 뜻한다. 따라서 해당 결과는 유동장에서 유체-구조 상호작용 시뮬레이션으로 제안한 식생 굽힘 높이에 관한 다중 회귀 방정식의 적합성을 더욱 강화한다고 할 수 있다.

영문 초록

Today, we consider the marine vegetation as a living shoreline that protects the coastal community and ecosystem from the damage caused by wave energy. This is because marine vegetation meadows slow the waves and act as a natural barrier to reduce the wave heights and energies. Thus, it is necessary to study the motion (bending and swaying) of marine vegetation for constructing living shorelines. To provide an alternative approach to estimating the bending behavior of marine vegetation, we calculated the bending height of marine vegetation by transforming the flow field into a pressure field. We modeled six vegetation as a cantilever beam, obtained their maximum transverse displacements, and compared the results with ones of the fluid-structure interaction numerical simulation. The relative % error between these two results is 2.74~12.48%. Thus, it is shown that the beam bending model (cantilever beam, linear elasticity) simulates the transverse displacement relatively accurately. The maximum transverse displacements were less than 14 cm, which is 4.7~39.9% of the vegetation heights (25, 30, 35 cm). Moreover, a significant positive linear relationship (R2=0.97 or 0.96) was established between the maximum transverse displacements and the two parameters proposed in this study. This indicates that the bending height of the vegetation depends on the flow velocity, height, width, thickness, and Young’s modulus of the vegetation, highlighting the proposed method can predict the bending behavior (the maximum transverse displacement) of the vegetation in the pressure field to some extent. In this respect, this study not only provides an alternative approach for the bending height estimation but also further strengthens the suitability of the multi-regression equation developed in the flow field.

목차

서 론

재료 및 방법

결 과

결 론

적 요

사 사

참고문헌

키워드

Marine vegetation Bending height Flow field Pressure field Living shorelines