A Study on the Development of 2-Dimensional Numerical Wave Tank by the High-Order Spectral Method

고차 스펙트럴법에 의한 2차원 수치 파수조 개발에 관한 연구

By introducing a body potential, the high-oder spectal method of Dommermuth and Yue(1987) is extended to treat the nonlinear interactions between the free surface and the submerged cylinder. A 2-dimensional numerical wave tank is developed based on this numerical scheme, and applied to the wave resistance problem and the wave maker problem. In the simulations, it is shown that the transient waves due to the impulsive start of the body motion make a practical obstacle to the acquisition of useful data from the numerical experiments. Gradual starting procedures are devised, and successful result of the quasi-steady state or the uniform regular wave group was obtained. Within the author's present knowledge, the present numerical scheme is one of the most efficient numerical schemes which can treat the nonlinear interactions between the free surface and the body motion in time-domain.

본 연구에서는 Dommermuth and Yue(1987)의 고차 스펙트럴법에 새로이 물체 포텐셜을 도입하여 물체와 자유표면과의 비선형 상호작용 문제를 다룰 수 있는 새로운 수치해법을 개발하였다. 또한, 이를 이용한 2차원 수치 파수조(numerical wave tank)에서 잠수 주상체의 조파저항문제와 규칙파군을 얻기 위한 조파 및 소파문제를 적용예로 다루었다. 계산예들을 통하여 초기의 물체운동이 급격히 시작되면 상당한 과도파를 유발하여 유용한 결과를 얻는데 실제적인 장애가 됨을 보였고, 초기의 점진적인 구동에 의해 이를 억제할 수 있음을 보였다. 본 수치해법은 자유표면의 분할요소수를 N이라 할때 계산량이 NlogN에 비례하여 증가하는 매우 효율적인 수치해법이며, 앞으로 그 활용이 기대 된다.