• 한국지진공학회논문집
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• 제9권2호통권42호
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• pp.71-80
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• 2005

유체자유수면의 동적거동을 합리적으로 예측하기 위해서는 비선형 특성을 보이는 자유수면의 동역학적 경계조건을 고려해야할 뿐만 아니라 시간에 따라 변화하는 자유수면의 위치변화에 따른 운동학적 경계조건을 고려하여야 한다. 이러한 문제는 대상구조물이 3차원이 될 경우 더욱 복잡해지므로 3차원 비선형 유체자유수면의 해석은 이론해의 도출이 어려우며 수치해석 방법을 이용하는 것이 효과적이다. 본 연구에서는 수치해석 안정성이 높고 3차원 문제에서도 하나의 변수로 유체거동을 모사할 수 있는 arbitrary Lagrangian-Eulerian approach 를 경계요소에 적용하여 효율적이며 안정적인 유체 대변형 해석기법을 개발하였다. 개발된 기법은 향후 자유수면의 비선형 효과를 고려한 유체-구조물 상호작용 해석에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.152-172
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• 1992

대파고 파랑중을 항해하는 선박은 큰 선체 운동으로 인하여 수면하 단면 형상이 시시각각 크게 변하므로 자유 표면 조건, 물체 표면 조건의 비선형성에 의한 비선형 유체력의 영향이 무시될 수 없게 된다. 경우에 따라서는 선저가 파면으로부터 충격력을 받는 슬래밍 현상과 선수가 파도를 뒤집어 쓰는 청파 현상등과 같은 충격적 유체력이 선체에 가해지는 등 복잡한 문제가 발생하게 된다. 본 연구에서는 선체를 가변 단면보의 탄성체로 이상화하여 파랑중 선체 거동을 박육 단면보 이론에 의해 정식화하고 파랑 하중으로는 수면하 단면 형상 변화에 따른 비선형 유체력과 momentum slamming이론을 이용한 유체 충격력을 고려하여 대파고 파랑 중 탄성체인 선체의 응답을 추정하는 해석 기법을 개발하여 이를 기존의 실험결과와 비교 그 타당성을 확인하고, 이의 응용으로 본 기법에 의하여 4만톤급 정유 운반선에 적용하여 정면파 및 사파중에서 파고, 파장, 선속을 파라미터로 한 수치 계산을 수행하고 여러가지 파라미터 변화에 대한 선체 구조의 동적 강도 응답 특성을 계통적으로 분석하여 보았다. 본 연구에서 개발된 동적강도 해석법은 대파고 중에서 유체력의 비선형성 및 유체 충격력까지 고려한 해석기법이므로 신구조 방식 선박에 대한 직접 설계법의 확립 뿐만 아니라 슬래밍 등에 의한 선체 절손 사고의 원인 규명에도 유용하게 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.1037-1048
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• 2016

본 연구에서는 Navier-Stokes 방정식과 자유수면 추적에 VOF법을 채용하는 CADMAS-SURF를 이용하여 파랑과 흐름의 비선형 상호간섭현상을 연구하였다. 파-흐름 공존장에서의 유체거동 해석을 위해 CADMAS-SURF를 수정 및 확장하였고, 계산치를 실험치와 비교하여 본 연구의 타당성을 확인할 수 있었다. 본 연구의 수치수로를 파랑-흐름 공존장에서 주어지는 복잡한 물리 현상 규명과 파-흐름-잠제의 상호간섭해석에 적용하여, 유속장, 와도장, 자유수면과 와도와의 관계 등을 논의하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.559-573
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• 2008

Navier-Stokes식, Gaussian 분포형 용출함수를 이용한 내부조파, energy absorbing layer로 삼차원 파랑모형을 새롭게 구성하였다. Navier-Stokes식의 수치적분에는 정교한 수치기법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)가 활용된다. 제안된 파랑모형의 검증은 삼차원 포물형 용기에서의 sloshing현상과 Thacker(1981)의 해석해를 토대로 수행되었다. 초기 수면 형상이 Gaussian hump인 경우와 일방향으로 경사진 경우에 대해 수치모의 하였다. 수치모의 결과 수면이 융기되도록 구속한 외부조건이 해제되면서 시작되는 자유진동의 정성적 거동은 비교적 정확히 모의되었으나 시간이 경과될수록 위상차, 침수선이 퇴각하는 등 초기 수면과는 상당히 다른 결과를 보였다. 최종적인 검증은 쐐기모양 해안에서의 비선형 천수, 굴절거동의 수치모의를 토대로 진행되었다. 수치모의 결과 굴절되는 양이 Hamiltonian ray theory가 제공하는 수치보다 전반적으로 작게 나타났다. 이러한 현상은 이상유체와 선형 이론에 기초한 Hamiltonian ray theory에서 간과된 비선형성, 점성으로 인한 양안과 저면에서의 에너지 감쇄, 쇄파 과정에 유동계에 도입되는 에너지 감쇄, 선행파랑에 의한 down-rush와 조우시 발생하는 도수 등에 기인하는 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제33권1호
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• pp.65-70
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• 2009

대수심의 유체운동을 포텐셜 운동으로 가정하여 자유수면의 거동을 신속히 해석하는 BEM 해석법과 구조물 근방에서 유체의 자유 수면 변화를 계산하기 위하여 NS방정식의 해석으로 CADMAS-SURF 기법을 결합하여 하이브리드 수치기법을 개발하였다. 하이브리드 해석법에서는 반사파를 고려해야 할 넓은 영역에서, 대수심의 영역은 BEM이, 천수역은 CADMAS-SURF가 계산하게 된다. 특히, 하이브리드 모델은 장시간에 걸친 불규칙파의 운동에 대해서는 단독의 CADMAS-SURF을 이용한 계산에 비해 거의 동일한 정확도로 월등히 신속하게 계산할 수 있다. 본 연구에서는 완경사 해저면을 가진 넓은 해역에서, 호안구조물에 내습하는 파랑의 처오름과 월파와 같은 강비선형 파랑장 계산에 결합해석모델을 적용하였다. 계산결과는 각각 토요시마(풍도(豊島))의 규칙과 처오름 실험과 고다(합전(合田))가 제안한 불규칙파의 월파량 산정도와 비교하였다.