• 한국항만학회지
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• 제12권1호
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• pp.87-93
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• 1998

항만공학 분야의 해양파 문제에서 비선형이 강한 자유수면 문제를 수치적으로 해석하였다. 자유수면 격자를 유한차분법의 이산화 과정을 통해 재연한 것으로 자유표면 경계조건에 3차 미분항을 추가시켜 수치실험을 수행하였다. MAC 방법에 새로운 수치 기법을 도입하여 수면깊이 및 받음각에 따른 수치결과를 기존의 방법과 상호 비교하였다. 본 수치연구는, 점성유동장 계산에서 3차 풍상미분항이 자유표면파 생성에 효과가 크게 나타남을 보여 주었다.

• 대한조선학회지
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• 제27권1호
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• pp.57-62
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• 1990

본 논문에서는 표면장력 효과를 포함한 선형포텐셜이론을 이용하여 전진하며 동요하는 2차원 소오스에 의하여 발생되는 자유표면파를 해석하였다. 속도를 U, 진동수를 $\omega$ 그리고 중력가속도를 g라 할 때, ${\tau}=U{\omega}/g$로 정의된 무차원 진동수가 임계치 1/4보다 작을 때에는 6개의 파성분이 나타남을 보였다. 이 중에서 특히 2개의 파성분은 표면장력의 영향을 지배적으로 받아 소오스 앞면에 발생하는 데, 그중 하나는 전진속도 방향으로 다른 하나는 반대방향으로 매우 느리게 전파한다. 동요수가 작을 경우에는 표면장력의 영향이 약해지며 임계치 1/4보다 조금 큰 진동수에서 공진이 발생한다. 그러나 동요수가 클 때에는 (${\upsilon}={\omega}^2/g>20$) 표면장력효과가 크게 작용하여 발생파의 진폭이 감소하며 분산되어 임계치에서의 공진현상이 사라진다. 한편 전진속도가 표면장력파의 최소위상속도인 0.232m/sec일 때어는 해가 존재하지 않는다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권8호
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• pp.1215-1220
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• 2008

To obtain the shape of the free surface more accurately, computations are carried out by a finite volume method using unstructured meshes and an interface capturing method. Free-surface flow, which is very important in the fields of ship and marine engineering, is numerically simulated for flows of both water and air. Control volumes are used with an arbitrary number of faces and allows a local mesh refinement. The integration is of second order, with a midpoint rule integration and linear interpolation. The method is fully implicit and uses quadratic interpolation. The solution method of pressure-correction type solves sequentially equations of momentum, continuity, conservation, and two-equations turbulence model. Comparison are quantitatively made between the computation and experiment in order to confirm the solution method.

• 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.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2004년도 제15회 정기총회 및 동계학술발표회
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• pp.346-347
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• 2004

• 대한조선학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.53-60
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• 1997

비선형 자유표면파 현상은 여러 가지 수치해법에 의하여 연구되고 있으나 이들 중에서 경계요소법이 가장 유망한 것으로 알려져 있다. 그러나, 경제요소법에 의한 수치과정에 해결해야 할 몇가지 문제점들이 남아있는 것도 주지의 사실이다. 본 논문에서는 경계요소해석에 의한 비선형 자유표면파의 수치해석과정을 보다 정확하고 신속하게 처리하기 위하여, 요소적분의 수치적분과 선형계에 대한 반복해법 등을 심도있게 논의하였다. 그리고 해석해가 있는 경우에 대하여, 개발된 경계요소법의 우수성을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.65-72
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• 1993

본 논문에서는 비선형 자유표면파 문제에 대한 수치해법을 개발하였다. 궁극적인 물리적 모델은 수조시험에서의 조파저항 실험으로서 이를 모사하는 수치실험을 위한 수치해법을 개발하는데 그 목적이 있다. 수치해법으로서는 선형 문제에서 이미 수치방사조건의 효율성이 입증된 국소유한요소법을 비선형 문제에 응용하였다. 수치 계산과정에서는 교란원인 압력 분포면으로부터 멀리 떨어진 곳에서는 선형해를 이용하고 교란원 근처에서는 엄밀한 비선형 조건을 만족시켰다. 비선형 영역과 선형 영역 사이에는 비선형-선형 천이 완충영역을 수치 계산영역 내에 도입하여 적절히 수치 정합을 하였다. 수치 계산 과정중 각 축차 단계에서의 모드 해석을 이용하여 계산 시간을 월등히 줄일 수 있었다. 수치 계산 모형으로는 수조 실험을 모사한 자유표면 압력 분포면이 균일한 속도로 전진하는 문제를 택하였다. 본 수치계산 방법의 효율성으로 인하여 기존의 수치 계산 방법에 비해 월등이 큰 계산영역을 사용 수치계산을 수행할 수 있었다. 교란원에서 먼 하류에서 채택된 비선형 자유표면파를 선형 계산 결과와 비교하여 그동안 부분적으로 연구된 비선형파의 특성을 규명할 수 있었다. 비선형 효과에 의해 캘빈각이 증가하며, 캘빈각 근처의 파고와 파수가 증가하는 것을 확인하였다.

• 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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• 제24권3호
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• pp.1-8
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• 1987

In this paper, the localized finite element method(LFEM) is applied to 3-dimensional ship motion problems in water of infinite depth. The LFEM used here is based on the functional constructed by Bai & Yeung(1974). To test the present numerical scheme, a few vertical axisymmetric bodies are treated by general 3-dimensional formulation. The computed results of hydrodynamic coefficients for a few vertical spheroids and vertical circular cylinders show good agreement with results obtained by others. The advantages of the present numerical method compared with the method of integral equation are as follows; (i) The cumbersome existence of irregular frequencies in the method of conventional integral equation is removed. (ii) The final matrix is banded and symmetric and the computation of the matrix elements is comparatively easier, whereas the size of the matrix in the present scheme is much larger. (iii) In the future research, it is possible to accommodate with the nonlinear exact free surface boundary condition in the localized finite element subdomain, whereas the linear solution is assumed in the truncated(far field) subdomain.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.40-49
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• 1999

이류체(two fluids)의 경계면인 자유수면 유동해석을 위해서 2차원 비압축성, 이류체 Navier-Stokes방정식을 유한체적법(Finite Volume Method)으로 이산화 하고 level-set기법을 적용하였다. Level-set기법의 수치적 특성과 문제에 대한 적용성을 간략히 살펴보고 평가하기 위하여 수조 내에서 주기적으로 진동하는 미소 표면파와 댐붕괴(dam break)문제에 적용하였다. 수치계산 결과에서는 해의 수렴성을 개선하기 위한 방법을 소개하였다.