The Motion Response of an Oil Boom with Flexible Skirt

유연한 스커트를 가진 오일붐의 운동응답해석

A numerical method for a 2-D oil boom model considering the flexibility of skirt has been developed The neater is assumed rigid and the skirt is tensioned membrane having a point mass at its end The fluid motion is potential. The kinematic condition which demands the continuity of the displacement is imposed at the joint between the floater and the skirt. The dynamic condition for the point mass is imposed at the bottom end of the skirt. The numerical method is based on the Green's function method in the frame of linear potential theory. It finds it's solution simultaneously from the total system of three equations, integral equation, the equation of motion of the floater and the equilibrium equation of the deformation of the skirt. Integral equation is derived by applying the Green's theorem to radiation potential and Green's function. Proper descretization of those three equations leads to the system of a linear algebraic equation. Due to the flexibility of skirt the motion of floater can be diminished in some range of wave frequency and furthermore the mechanism of resonance of the oil boom can be changed. The motion responses of various oil booms have been compared varying the length of the skirt and the point mass. The numerical method has been validated indirectly from the good correspondence between the motion responses of the flexible skirt model and the rigid skirt model in low frequency limit.

스커트의 유연성을 고려한 2차원 오일붐 모델에 대한 수치해법을 개발하였다. 본 수치모델에서는 부체를 강체로, 스커트를 장력이 걸려 있는 막으로, 스커트의 아래끝엔 집중질량이 놓여 있다고 가정하였다. 유동은 포텐셜이라고 가정하였으며 부체와 스커트의 연결부에서는 변위가 연속이라는 운동학적 조건을 그리고 스커트의 아래끝에는 집중질량에 대한 동력학적인 조건을 부가하였다. 수치해법은 선형포텐셜유동 이론에 근거한 Green 함수방법에 기초를 두고 있다. 스커트의 변형을 미리 알 수 없으므로 방사 포텐셜(radiation potential)과 부체의 변위 그러고 스커트의 변형을 동시에 구하는 방식을 택하였다. Green 정리를 적용하여 얻은 적분방정식과 부체의 운동방정식 그리고 스커트의 변형 관계식을 이산화하여 방사포텐셜과 부체의 변위 그리고 스커트의 변위에 대한 선형대수 방정식을 얻었다. 수치계산결과에 의하면 스커트의 유연성이 부체의 운동응답을 다소 줄일 수 있으며 부체의 공진체계를 바꿀 수 있음을 확인하였다. 그리고 오일붐의 운동응답특성에 영향을 주는 인자들 중에서 스커트의 길이와 집중질량을 파라미터로 하여 오일붐 모델의 운동응답특성을 비교해 보았다. 스커트가 유연한 경우와 스커트가 강체인 경우의 저주파수 극한해는 거의 일치하고 있어 수치해의 타당성을 간접적으로 확인할 수 있었다.