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한국전산유체공학회 한국전산유체공학회 학술대회논문집 한국전산유체공학회 학술대회논문집 1997년도 춘계
발행연도
1997.5
수록면
6 - 11 (6page)

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본 논문에서는 수면파에 대한 수치해법으로서 국소 유한요소법을 소개한다. 본 수치해법은 선박 해양 유체역학 분야에서는 전형적인 문제인 선박 운동, 조파저항, 수중익 문제, 내면파 문제 및 고유치문제등에 적용되었다. 수학적 모델은 비점성 및 비압축성 유체로 가정하고 표면장력을 무시하고 비회전 운동이라고 가정하여 고전적인 장이론에 근거하였다. 수면파 문제는 그 특성이 전형적인 자유경계 문제의 하나로서 미지의 자유표면 경계 때문에 그 해법이 어려운 문제로서 잘 알려져 있다. 따라서 수면파 문제의 해법으로서 종래에는 선형화한 장이론 모델을 주로 사용하였다. 또 다른 접근 방법으로서 파장에 비하여 수심이 작다고 가정하고 비선형 항을 고려한 근사 이론 모델로서 장파이론(shallow-water theory)도 사용되고 있다. 이 두 이론 모델은 각각 모델을 유도할때 도입한 가정으로 인하여 보다 현실적인 문제에의 적용에 한계를 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 비선형 수면파문제를 위한 수치 해법을 개발하였다. 일반적인 수면파 문제의 또 하나의 특성으로서, 다루어야 할 유체영역이 무한대인 점이다. 비정상 문제에서는 유한한 계산 영역을 최초의 교란점으로부터 점차 계산영역을 늘려 가는 방법등이 이용되고 있다. 그러나 정상(steady) 문제나 정상동요(steady oscillatory) 문제에서는 무한 유체영역을 가능한한 작은 수치계산 영역으로 대치하는 것이 수치 해법의 승패를 좌우하는 매우 중요한 문제점의 하나이다. 수치해법의 기초로서 변분 범함수나 약형(weak form)을 도입하였다. 범함수로는 고전적인 변분원리나 하밀톤 원리에서 정의되는 범함수를 이용하였고 고전적인 범함수를 얻을 수 없는 경우에는 약형으로 정식화 하였다. 예를 들어, 선박 운동문제에서는 범함수를 정의 하고 적절한 해석해를 도입하여, 무한유체영역을 계산가능한 작은 국소유한요소영역으로 대치하여 수치계산을 수행하였다. 반면에 정상 조파저항 문제를 다루는데는 약형을 도입하여 계산을 수행하였다. 계산 결과로서는 선현 및 비선형문제의 해를 보여주고, 기존의 이론적 결과와 또는 실험 결과와도 비교하여 종래의 해법의 유효 범위를 더욱 넓혔다고 판단된다.

목차

초록

1. Introduction

2. Treated Problems and Results

3. Conclusion

References

Fig.

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