A Numerical Study on the Prediction of Sloshing Impact Pressure

Sloshing 충격압력의 추정을 위한 수치기법에 관한 연구

In the present study, sloshing problem is analyzed by the application of Finite Difference Method. SOLA-SURF scheme is applied to the analysis of fluid motion considering free surface. Especially, the concept of impact buffer zone is introduced for the prediction of more realistic impact pressure on tank. Numerical computation is carried out for the typical three models, and the computed results show good agreement with experimental data. The computation is also performed for 300,000 tons VLCC as a real-ship application. From the present study, it is proved that this numerical technique is quite practical to the prediction of sloshing impact pressure.

본 연구에서는 탱크 내에 부분적으로 적재되어 있는 액체화물의 유동문제를 유한차분법을 이용해 해석하였다. 자유표면의 변화를 추적하고 유체장 내의 연속방정식과 Navier-Stokes 방정식을 만족시키기 위해 SOLA-SURF 기법이 적용되었다. 특히, 심한 유동으로 인한 탱크 상부에서의 충격압력을 예측하기 위해 충격완화영역의 개념을 도입하여 갑작스런 경계조건의 변화를 억제함으로써, 보다 현실적인 압력값을 예측할 수 있도록 하였다. 수치계산에서는 실험결과가 알려진 세가지 모델들에 대한 계산을 수행하였는데, 계산결과가 실험결과에 비교적 잘 일치하고 있었다. 그리고, 이 기법의 실선적용에 대한 가능성을 살펴보기 위해 30만톤급 초대형 유조선에 대한 실선계산도 수행하였다. 이러한 적용을 바탕으로 본 연구에서 적용된 수치기법이 sloshing 충격압력의 추정에 실용적으로 적용할 수 있음들 확인하였다.