이 대학원 논문에서는 파도 감쇠 및 해안 보호에 있어 생체모방형 SAG(생체모방형 스퍼 앤 그루브) 수중 방파제 설계의 효율성을 탐구했습니다. FLOW-3D HYDRO는 파고 감소와 재료 비용을 위한 새로운 모듈 기반 설계를 분석하고 최적화하는 데 사용되었습니다. 인공 SAG 구조는 잠재적으로 고에너지 환경에서 해안선 보호 역할을 하는 동시에 취약한 산호초 생태계를 재건하는 데 도움이 될 수 있습니다.
“전 세계 연안 해역에서 산호초 개체수가 급격히 감소하고 있습니다. 이러한 생태계를 잃으면 서식지와 생물 다양성이 손실될 뿐만 아니라 파도 감쇠 및 그에 따른 해안 보호도 손실됩니다. 진행 중인 프로젝트에서는 파괴된 산호초를 복구 및/또는 교체하려고 합니다. 암초 공 및 립 랩과 같은 인공 구조물을 사용하지만 건강한 자연 암초만큼 성능을 발휘하는 것은 없습니다. 이 프로젝트는 자연 암초에서 흔히 발견되는 암초 능선 및 박차 및 홈(SAG) 구역을 모방한 규모 모듈을 만들어 사용했습니다. 이러한 모델은 인공 암초 설계에 대한 새로운 노력을 지원합니다. […] 암초 모듈의 3D 렌더링이 생성되어 유체 구조 상호 작용에 대한 정보를 계산하는 데 사용된 CFD 소프트웨어 패키지 FLOW-3D HYDRO 로 가져왔습니다.”
John Petrie, et al. (2020) 일리노이 교통 센터 시리즈 번호 20-019, 연구 보고서 번호 FHWA-ICT-20-012.
Illinois Center for Transportation은 FLOW-3D를 사용하여 CFD 시뮬레이션을 수행하여 주 고속도로에서 눈 드리프트를 최소화하기 위해 구조적 눈 울타리의 대안 인 살아있는 눈 울타리 (LSF) 배치 지침을 개발했습니다.
고속도로를 따라 제설 울타리를 설치하면 쟁기질, 화학 물질 및 도로 폐쇄의 필요성이 줄어들고 눈이 내리는 동안 도로 안전이 향상됩니다. LSF는 구조적 눈 울타리에 대한 저렴하고 오래 지속되는 대안입니다.
구조적 눈 울타리의 설계 및 배치에 대한 고려 사항에는 울타리 높이, 다공성, 길이, 바닥 간격 및 우세한 풍향이 포함됩니다. 그러나 LSF의 자연스러운 발전은 높이 및 다공성과 같은 기능이 시간이 지남에 따라 변할 것임을 의미합니다.
Diagram. The fetch concept used to estimate snow transport/ Diagram. Schematic design of a living snow fence
CFD 소프트웨어인 FLOW-3D를 사용하여 다공성 울타리 주변의 흐름에 대한 일련의 수치 시뮬레이션을 수행했습니다. 모델링 접근법은 불균일한 다공성을 가진 울타리 주변의 흐름에 대해 풍동에서 수집된 실험실 데이터를 사용하여 검증되었습니다. 검증 후, 수치 접근 방식을 사용하여 울타리 다공성에 대한 모델을 테스트하고 두 줄의 초목으로 구성된 울타리의 줄 간격 효과를 조사했습니다. 시뮬레이션은 평탄한 지형에 걸친 평균 풍속 및 울타리 다공성 범위에 초점을 맞추었고, 이러한 시뮬레이션의 결과는 임계 전단 속도를 사용하여 눈 퇴적 지역을 추정하는 데 사용되었습니다. 지형이 평평하다고 간주할 수 없는 사이트의 경우 울타리 구성이 다른 제방에 대해 시뮬레이션을 수행했습니다.
CFD 시뮬레이션은 울타리 특성의 함수로 눈 퇴적이 예상되는 지역의 길이에 대한 추정치를 제공합니다. 그 후 시뮬레이션 결과는 LSF에 대한 설계 지침을 개발하는 데 사용됩니다.”
