Effects of Air Compressibility on the Hydrodynamic Forces of a Bag

백의 유체역학적 힘과 공기의 압축성 효과

The hydrodynamic problem when the pressurized bag submerges partially into water and oscillates was formulated by Lee(1992), and the solution method was given. In his formulation, however, the compressibility of air was neglected and the pressure inside the bag was assumed to be constant. In this paper, the formulation was done including the air compressibility and the wall to block fling around phenomenon. The compression process was assumed to be a isothermal process for a static problem, isentropic process for a dynamic problem. And the stability was analyzed for the static problem. Through the various numerical calculations, the forces and the shape of the bag were compared with those of a rigid body case, constant pressure case, and variable pressure case.

공기가 차 있는 백이 물에 부분적으로 잠겨서 동요할 때, 유체역학적 문제의 정식화가 Lee(1992)에 의해서 이루어졌으며, 선형항에 대한 계산방법이 주어졌다. 그러나 그의 정식화과정에서는 백내의 압력을 일정하다고 가정하여 공기의 압축성 효과가 무시되었다. 본 논문에서는 공기의 압축성을 고려하여 이 문제를 다시 정식화하였다. 이때 공기의 압축과정은 정역학 문제시에는 등온과정, 동역학 문제시에는 단열과정으로 가정하였다. 또한 정역학 계산시 문제가 되었던 평형상태의 안정성이 다루어졌다. 수치계산을 통하여 강체의 경우, 일정 압력, 변동 압력의 경우에 대한 비교검토가 이루어졌다.