초록
본 논문은 배플을 설치한 수평으로 놓인 원통형 탱크내 슬로싱 고유진동에 대한 유한요소 해석을 다룬다. 지배방정식으로 포텐셜 이론을 기반으로 한 라플라스 방정식을 적용한다. 이 문제를 선형의 등매개 요소를 적용한 유한요소법을 이용해 해석한다. 탱크와 배플은 강체로 가정하였으며, 배플의 효과 구현은 배플의 설치 위치에 절점을 두 개로 분리함으로써 얻을 수 있다. 고유주파수와 고유모드의 추출을 위하여 Lanczos 변환법 및 Jacobi 반복법을 도입하였다. 종진동과 횡진동 모드에 대한 수치 해석결과가 참고 문헌과 비교해 볼 때 잘 일치함을 알 수 있었다. 또한 유체 높이, 배플 개수, 내공 크기, 배플 위치 등의 파라메트릭 해석을 통하여 슬로싱 특성 및 링형 배플의 영향을 고찰하였다.
This paper deals with the FE analysis for the free vibration of sloshing in horizontal cylindrical tank with baffles. We use Laplace equation based on potential theory as governing equation. This problem is solved by FEM using lineal isoparametric elements. We assume that the tank as well as baffles is rigid body and by separating nodes into two at the baffle location, baffle effect is obtained by separating nodes into two at the baffle location. For the calculation of natural frequencies and mode shapes, we introduce Lanczos transformation and Jacobi iteration methods. Numerical results of the first longitudinal and transverse modes, while comparing with literature cited, are very good. In order for the baffle effects on the free vibration of sloshing, various combinations of baffle parameters, which are location, inner diameter and number, are examined.
