Characteristics of Ocean Wave Radiation Patterns in a Dense Layer of Fluid
Eun-Hong Min, Ha-Yun Choi, Young-Gyu Kim, Kwang-Jun Paik, Weon-Cheol Koo
2019
한국해양공학회지
1. 서 론 일반적으로 유체 내부에 밀도층이 존재하고 밀도 경계층에서 전파되는 파동을 내부파(Internal wave)라고 한다. 이러한 내부파 는 파주기나 복원력의 종류 등으로 구분되는데, 조석주기(12시 간, 24시간)와 같이 긴 주기를 가지면 내부조석(Internal tide)이 라 하고, 전향력(Coriolis force)에 의해 나타나는 관성운동 주기 (관성주기)를 갖는 파동을 내부 관성파(Internal inertial wave)라 고 하며, 단주기를 갖는 내부파 중 솔리톤(Soliton) 형태의 파동 을 내부고립파(Internal solitary wave)라고 한다. 또한, 전향력을 복원력으로 갖는 파동을 로스비파(Rossby wave), 중력 또는 부 력을 복원력으로 갖고 유체내부에서 전파되는 파동을 내부중력 파(Internal gravity wave)라고 한다. 해양 유체의 밀도는 압력, 온도, 염도 등 다양한 요인에 의해 변하게 되는데, 이로 인해 해양 내부에는
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... 도차에 의한 유체층 이 발생하게 되고, 그 밀도층의 경계에서 해양 내부파가 발생하 게 된다. 이 같은 해양 내부파의 존재는 남중국해(Liu et al., 1998)와 지브롤터 해협(Alpers and La Violette, 1993) 등에서 관 측된다고 보고되었다. 해양 내부파는 보통 밀도 차이가 크지 않 은 유체층에서 발생하기 때문에 복원력이 작아 일반적으로 그 주기가 수면파에 비하여 상당히 길고 파고가 매우 큰 특징이 있다. 이러한 특성으로 인해, 해양 내부에서 생성 및 전파되는 파는 표면파와 차이를 보이며 과학적인 이해가 필요하지만, 이 에 대한 실질적인 연구는 아직까지 상당히 제한적이다. 그 이유 는 해양 내부파를 실제 해양과 같은 밀도층 유체환경으로 수치 모델링하거나 실험을 위한 유체 계층화를 정밀하게 구현하는 데에 어려움이 있기 때문이다. 유체 밀도층을 구현하는 방법에는 서로 다른 밀도층으로 구 별되는 불연속 밀도층(Discrete density layer)으로 가정하는 방법 과 수심에 따라 밀도가 점진적으로 변하는 연속 밀도층(Density Technical Article ABSTRACT: The sea is stratified with water that has different densities because of pressure, temperature, and salinity. When conducting studies of internal waves in the ocean, the fluid is assumed to have layers that have discrete densities. This assumption is made because it is difficult to achieve layers that exhibit gradual changes in the density of the water. In this study, we used previous studies on ocean waves and their radiation issues in the density layer fluid to investigate the characteristics of internal waves in the ocean and their radiation patterns induced by a moving body in a stratified fluid. We also studied the difference in wave radiation between the density gradient layer and the discrete density layer. We found that the wave radiation patterns depended on the velocity of the moving body and the change in the density of the water. The crest apex shift phenomenon was observed in the density gradient in the layer of fluid.
doi:10.26748/ksoe.2018.083
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