On Numerical Method for Radiation Problem of a 2-D Floating Body

2차원 부유체 강제동요문제의 수치해석에 관하여

There exist two difficulties in the nonlinear wave-body problems. First is the abrupt behavior near the intersection point between the body and the free surface, and second is the far field treatment. In this paper, the far field treatment is considered. The main idea is the Taylor series expansion of free-surface geometry and the application of F.F.T. algorithm. The numerical step is as follows. The velocity potential is expressed by the Green's theorem. and the solution is obtained by iteration method. In the iteration stage, the expressions by the Green's theorem are transformed to the convolution forts with the expansion of free surface by the wave slope. Here F.F.T. is applied, so the computing time can be of O(Nlog N) where N is the number of unknowns. The numerical analysis is carried out and the results are compared with other results in linear floating body problem and nonlinear moving pressure patch problem, and good agreements are obtained. Finally nonlinear floating body radiation problem is carried out with computing time of O(Nlog N).

부유체 강제동요문제를 수치해석하는 데에는 두가지 어려움이 따른다. 첫째는 교차점주위의 급격한 유동이고 둘째는 무한원방처리이다. 본 논문에서는 무한원방처리에 주안점을 두어, 자유표면의 Taylor 전개 및 F.F.T. 적용으로 계산시간을 단축시켜 수치해석하였다. 즉 Green 정리를 이용하여 해를 표현한 후, 축차방법에 의하여 해를 구한다. 축차단계에서는 계산식을 자유표면 기울기에 대하여 Taylor 전개하여 Convolution 형태로 변형한 후 F.F.T. 를 적용함으로써 계산시간을 O(Nlog N)으로 유지할 수 있었다. 수치검증을 위하여 부유체 선형문제와 압력장의 비선형 문제를 수치해석하여 비교하였고, 이를 확장하여 부유체의 강제동요문제를 수치해석하였는데, 계산시간을 O(Nlog N)으로 유지하면서 수치해석할 수 있었다.