• 한국해양공학회지
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• 제12권1호
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• pp.85-98
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• 1998

본 논문의 수치해법은 경계치문제를 풀기 위하여 코시이론(Cauchy's theorem)을 사용하였다. 경계치문제는 완전한 물체표면조건과 자유표면조건을 만족시키는 초기치문제로 귀결된다. 현 수치해법에서 무한영역은 수치계산 영역인 비선형 영역과 선형 자유표면조건을 만족하는 선형영역으로 나누어진다. 선형영역의 해는 과도 그린(Green)함수를 사용하여 정합조건을 부과함으로써, 수치계산은 비선형 영역에서만 수행된다. 본 논문에서 저자는 수치계산 영역에서 코시이론을 사용하여 적분방정식을 도출하였고, 무한영역의 해는 정합면에서 과도 그린함수를 사용하여 표현하였다. 본 수치계산에서 자유표면에 요소 재분배법을 적용함으로써 쇄파현상에 대해서도 안정적인 수치해석을 할 수 있었다. 본 논문에서 개발된 수치방법을 적용한 문제는 다음과 같다. 첫째는 자유표면에서 실린더가 강제동요하는 경우에 자유표면형상과 힘을 계산하여 이전의 실험치 및 계산치와 비교하였다. 두번째로는 실린더가 자유수면하에서 일정한 속도로 항주하는 경우에는 조파저항과 양력을 계산하여 고차 스펙트럴법과 비교하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.45-56
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• 1994

2차원 수중익 주위의 비선형 자유표면 유동을 시간영역에서 시뮬레이션할 수 있는 수치해법이 개발되었다. 본 수치해법은 고차 스펙트럴법과 경계요소법을 조합한 스펙트럴/경계요소법(spectral/boundary-element method)이며, 자유표면은 고차 스펙트럴법에 의해 그리고 수중익과 후류 보오텍스는 경계요소법에 의해 다루어 진다. 본 방법은 자유표면과 수중익의 비선형/비정상 상호작용문제에 폭넓게 적용될 수 있으며, 특히 스펙트럴법을 사용하므로 자유표면 유동을 매우 효율적으로 다룰 수 있다. 적용예로 정지상태에서 출발하여 자유표면 근처에서 균속 전진운동 또는 전진 및 동요운동을 하는 경우가 다루어 졌고, 자유표면파와 동유체력에서의 비선형/비정상 효과들이 보여지고 있다. 비정상해의 특수한 경우로 얻어지는 정상상태의 계산결과들이 다른 이론 또는 실험결과들과 비교되었으며, 좋은 일치를 보이고 있다.

• 대한조선학회지
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• 제26권2호
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• pp.25-31
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• 1989

정규칙파 중에서의 이차원 주상체의 대진폭 운동이 시간영역 수치계산법에 의해 다루어졌다. 물체표면 경계조건을 각 순간의 실제 물체표면에서 적용하므로 대진폭 운동에서 고려되어야 하는 물체 위치변화 및 형상변화 등에 의한 비선형효과가 고려되고 있으며, 자유표면에서의 비선형효과는 고려되지 않는다. 단순강제동요 및 자유동요문제에 적용된 바 있는 물체 표면 소오스 분포와 자유표면 스펙트럴 표현방법이 입사파의 강제력을 포함하도록 확장 적용되었고 물체의 운동응답은 시간적분법에 의해 계산되었다. 잠수 및 부유주상체의 대진폭 운동이 시간영역에서 직접 시뮬레이션되어 비선형 효과들이 보여지고 있으며, 대진폭 운동시 파강제력에 영향을 미치는 비선형효과가 고찰되어, 물체와 유체입자의 상대운동이 수평 및 수직방향 시간평균력들에 상당한 영향을 미침이 보여지고 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.27-37
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• 1991

본 논문에서는 축대칭 회전 몰수체가 자유표면하에서 운동하고 있을때 이에 의한 비선형 표면파의 생성과 물체에 작용하는 힘을 계산하였다. 축대칭 포텐시얼 경계치 문제를 해석하기 위하여 경계 적분 방정식을 풀었으며, 시간에 따른 자유표면의 변화를 추적하기 위한 수치적분방법으로 Runge-Kutta 4차 방법을 사용하였다. 이 결과로부터 축대칭 몰수체에 작용하는 힘을 계산하였고, 선형이론과 비선형 이론에 의한 결과를 비교하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.45-64
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• 1993

본 논문에서는 전 논문 주상체의 비선형운동(I)[16]의 정합방법과 비선형해법을 이용한 원형실린더의 전진동요문제와 파랑중에서의 실린더의 운동에 관한 결과를 중심으로 보고한다. 완전한 물체표면 조건의 부과에 관하여 스펙트럴방법은 잠수된 경우에 적용할 수 있으나 물체가 부유된 경우에 적용이 어렵다. 그러나 본 방법은 어떤 구속없이 완전하게 적용할 수 있고 자유표면에서는 완전한 비선형 자유표면조건을 시간적분하여 추적한다 본 논문에서는 예로 첫째는 원형실린더가 수면하에서 전진하면서 상하동요하는 경우의 동유체력을 계산하여 Grue[6], Kim[12]의 선형계산과 비교하였고 또 다른 적용으로 부유된 원형주상체의 전진동요 문제를 수치적인 어려움 없이 성공적으로 수행하였다. 두번째는 파랑 중에서 주상체의 운동문제에 관한 계산을 수행하였다. 초기조건의 부과를 위해 가상적인 조파기를 설치하여 2차원 수치수조를 만든 다음 잠수된 원형 실린더를 고정시켜서 계산을 수행하여 비선형동유체력을 구하였고 다음은 2차원 실린더가 파랑중에서 운동할 때 계산을 수행했다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.67-81
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• 2000

본 연구에서는 2차원 비선형 방사문제에 대한 정확하고 효과적인 수치기법을 개발하였다. 물체운동에 의해서 생성되는 비선형파계는 이상유체라는 가정에 의하여 기술되고, 라프라스 방정식은 고차경계요소법과 GMRES(Generalized Minimal RESidual) 알고리즘을 이용하여 신속하고 효율적인 풀이가 가능하도록 하였다. 자유표면과 물체면의 교차점에서 발생하는 교차선문제는 불연속 요소를 이용하여 원활하게 해결하였다. 자유표면의 비선형운동을 기술하기 위해서 음해적 사다리꼴 법칙(implicit trapezoidal rule)을 사용하여 시적분하였다. 물체에 의해서 발생한 비선형파가 수직 하류면에서 반사하는 것을 줄이기 위하여 하류면에 수치감쇠항을 도입하였다. 수치계산 결과로부터 본 시적분법 및 수치방사조건이 비선형 방사문제에 매우 적합함을 확인하였다. 시적분 과정에서 자유표면의 격자점들을 재배치함으로써 수치해법의 효율성을 배가하였으며, 교차점근처의 유동 또한 정확하게 기술하였다. 가속도 포텐셜(acceleration potential) 기법을 이용하여 정확하고 안정하게 비선형 방사력을 구하였다. 본 수치계산결과는 다른 수치계산 및 실험결과와 비교하여 볼 때, 좋은 일치를 보인다.

• 대한조선학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.38-44
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• 2004

The motion response analysis of a submerged elliptic cylinder in waves is presented and the elliptic cylinder is a simplification of the section of submarine in this paper. The method is based on boundary integral method and two-dimensional 3 degree motions are calculated in regular harmonic waves. The fully nonlinear free surface boundary condition is assumed in an numerical domain and this solution is matched along an assumed boundary as a linear solution composed of transient Green function, The large amplitude motions of an elliptic cylinder are directly simulated and effects of wave frequency, wave amplitude and the distance from buoyancy center to gravity center are discussed.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.33-42
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• 2003

본 논문에서는 2차원 사각탱크내 비압축성, 비점성, 비회전 유동에 대한 비선형 슬로실 해석을 다룬다. 유체영역의 지배방정식으로 포텐셜 이론에 기반을 둔 라플라스 방정식을 사용한다. 대변형의 슬로싱 거동을 표현하기 위하여 베르누이 방정식으로부터 유도된 운동 및 동역학적 자유표면 경계조건을 적용한다. 이러한 비선형 슬로싱 문제는 9결점 요소를 사용한 유한요소법에 의하여 해석되어 진다. 경계조건에 대한 시간적분과 정확한 속도계산을 위하여 각각 예측자-수정자 기법 및 최소자승법을 도입하였다. 또한, 자유표면 추적에서 야기되는 안정성 문제는 시간변동에 대한 자유표면 위치를 직접 계산함으로써 확보할 수 있었다. 외부 조화가진에 대한 본 논문의 결과는 선형이론해 또는 참고문헌의 결과와 비교하여 매우 정확하고 안정적이었다. 프로그램 검증 후, 유체높이와 가진크기에 대한 슬로싱 응답특성을 분석하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.38-52
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• 1991

자유표면하에서 움직이는 임의의 형상의 3차원 물체로 인한 비선형 유체력을 준 Lagrangian 방법을 사용하여 해석하였다. 경계치 문제는 경계 적분 방법(Boundary Integral Method)을 이용하여 해결하였으며, 물체와 자유 표면의 형상은 곡면 Panel로 표현하였다. 이들 표면은 hi-cubic B-spline 방법을 사용하여 유한개의 작은 표면 요소로 나뉘어지게 되며, 또한 \phi와 (equation omitted) 표면 요소상에서 bi-linear하다고 가정한다. 특이점에 의한 유기 포텐시얼의 계산시 1/R에 비례하는 부분은 제거하고 해석적으로 처리하였다. 물체로부터 멀리 떨어진 곳에서의 유체 유통은 좌표계의 원점에 위치한 Dipole로 표현하였으며, Time Stepping시 Runge-Kutta의 4차 방법을 사용하였다. 3차원인 경우에 대한 적분 방정식과 포텐시얼의 시간 미분간에 대한 경계 조건이 유도되었으며, 이러한 식들을 사용하여 자유표면의 형상과 물체의 운동을 동시에 계산하였다. 대진폭을 가지고 규칙적으로 진동하는 물체에 작용하는 힘과 이때의 자유 표면 형상을 계산하고 기 발표된 자료와 비교하여 보았으며, 자유표면 근처에서 운동하는 물체에 작용하는 비선형 효과를 관찰하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제28권3호
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• pp.199-205
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• 2004

라디에이션(radiation) 문제를 해결하기 위해서 중합격자법을 개발하였다. 중합격자계는 이동격자계와 고정격자계로 이루어져 있으며, 이동격자계는 운동하는 물체에 적용되어 운동하는 물체와 동시에 이동된다. 이러한 수치계산법은 자유표면 부근에서 운동하는 몰수평판에 작용하는 라디에이션 유체력을 계산하는데 응용되었다. 현재의 수치계산법에 의한 결과는 실험값 및 선형포텐셜 이론에 의한 결과와 상호 비교하였으며, 수치계산의 신뢰성을 확인하였다. 그리고, 몰수평판에 작용하는 비선형 점성감쇄효과에 대하여 평가하였다.