Journal of Power System Engineering (동력기계공학회지)

The Korean Society for Power System Engineering (한국동력기계공학회)
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A Study of Numerical Method for Analysis of the 3-Dimensional Nonlinear Wave-Making Problems

3차원 비선형 조파문제 해석을 위한 수치해법 연구

  • Ha, Y.R. (Department of Shipbuilding & Marine Engineering, GoJe College) ;
  • An, N.H. (Department of Shipbuilding & Marine Engineering, GoJe College)
  • 하영록 (거제대학교 조선해양공학과) ;
  • 안남현 (거제대학교 조선해양공학과)
  • Received : 2012.03.19
  • Accepted : 2012.07.17
  • Published : 2012.10.31
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Abstract

For free surface flow problem, a high-order spectral/boundary element method is adapted as an efficient numerical tool. This method is one of the most efficient numerical methods by which the nonlinear gravity waves can be simulated and hydrodynamic forces also can be calculated in time domain. In this method, the velocity potential is expressed as the sum of surface potential and body potential. Then, surface potential is solved by using the high-order spectral method and body potential is solved by using the high-order boundary element method. Using the combination of these two methods, the free surface flow problems of a submerged moving body are solved in time domain. In the present study, lifting surface theory is added to the former work to include effects of lift force. Therefore, a new formulation for the basic mathematical theory is introduced to contain the lift body in calculation.

본 연구에서는 자유표면 유동문제를 효율적으로 계산하기 위한 방법으로서, 수치 파수조를 구현하여 잠수체에 의한 조파현상을 시간영역에서 다룰 수 있는 수치해법에 대하여 소개하였다. 그리고 이를 이용하여 수행된 연구내용들을 검토하고 양력물체의 경우를 포함하기 위하여 개선된 수학적 정식화 및 수치해법의 개요를 다루었다. 임의의 운동을 하는 양력물체에 의한 조파현상을 전산기로 구현하는 수치 파수조는 과중한 계산시간이 문제가 되는데, 이는 수치 Kutta 조건의 구현과 양력표면 후방의 wake 영역을 계산에서 고려해야 하기 때문이다. 따라서 한층 더 수치계산의 효율성이 중요하다고 판단되므로, 본 연구에서 소개된 3차원 고차 스펙트럴/경계요소법(High-Order Spectral/Boundary Element Method)은 자유표면 요소수를 N이라 할 때 그 계산량이 NlogN에 비례(N이 클 때는 거의 선형적으로 비례)하여 증가하므로 기존의 방법들 보다 매우 효율적인 수치해법이라 할 수 있다. 향후, 본 연구의 타당성 검증을 위한 수치코드의 개선과 여러 가지 수치계산결과 비교 등의 노력이 더 필요하다고 생각된다.

Keywords

References

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