• 한국항만학회지
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• 제6권2호
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• pp.33-42
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• 1992

In this paper we investigate the motion response of a moored ship in the fluid region sheltered by inclined breakwaters. The matched asymptotic expansion technique is employed to analyze the wave fields scattered by the inclined breakwaters. Fluid domain is subdivided into the ocean, entrance and sheltered regions. Unknown coefficients contained in each region can be determined by matching at the intermediate zone between two neighboring regions. The wave field generated by the ship motion can be analyzed in terms of Green's function method. To obtain the velocity jump across the ship associated with the symmetric motion modes, the sheltered region is further divided into near field of the ship and the rest field. The image method is introduced to consider the effect of the pier near the ship. The integral equation for the velocity jump is derived by the flux matching between the inner region and the outer region of a moored ship. Throughout the numerical calculation it is found that the inclined angle width of entrance of breakwaters as well as the location of moored vessel play an important role in the motion response of a moored ship.

• 한국음향학회지
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• 제18권6호
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• pp.31-37
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• 1999

본 논문은 근거리 음장 측정 자료로부터 원거리 음장 예측을 위한 기술에 대한 것이다. 음원의 음장 분포 특성은 원거리에서 측정된 자료의 해석으로 이루어지는 것이 일반적 방법이나, 음향수조 또는 무향실과 같은 제한된 공간에서는 근거리 영역에서 측정이 이루어지는 경우가 발생한다. 따라서 근거리 영역에서의 측정으로부터 원거리 음장이 예측되어야 한다. 이 경우 음원을 둘러싼 근거리 음장의 측정점수는 원거리 음장 예측치의 정확도와 자료 처리의 계산량과 상관된다. 기존 연구 결과는 최적측정점수는 음원의 kL에 비례하고 음원의 기하학적 형태 또는 지향특성에 따라 kL의 의존성이 다르게 나타난다고 되어 있으나 정확한 기준이 없다. 따라서 본 논문에서는 최적측정지점수에 대한 기준을 유도하기 위해 Helmholtz 적분식과 Green 함수를 근간으로 한 원거리 음장 예측 기술인 경계배치법(Boundary Collocation Method)을 분석하여 최적측정점수는 kL이 증가함에 따라 0.54kL로 수렴한다는 결과를 얻었다. 기존의 연구 결과 보다 최적측정점수를 1/2 정도로 줄였다.

• 대한조선학회지
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• 제23권4호
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• pp.25-34
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• 1986

A two-dimensional linear method has been developed for the motion and the second-order steady force arising from the hydrodynamic coupling between waves and currents in the presence of a body of arbitrary shape. Interaction between the incident wave and current in the absence of the body lies in the realm beyond our interest. A Fredholm integral equation of the second kind is employed in association with the Haskind's potential for a steadily moving source of pulsating strength located in or below the free surface. The numerical calculations at the preliminary stage showed a significant fluctuation of the hydrodynamic forces on the surface-piercing body. The problem is approximately solved by using the asymptotic Green function for $U^2{\rightarrow}0$. The original Green function, however, is applied for the fully submerged body. Numerical calculations are made for a submerged and for a half-immersed circular cylinder and extensively for the mid-ship section of a Lewis-form. Some of the results are compared with other analytical results without any available experimental data. The current has strong influence on roll motion near resonance. When the current opposes the waves, the roll response are generally negligible in the low frequency region. The current has strong influence on roll motion near resonance. When the current opposes the wave, the roll response decreases. When the current and wave come from the same direction, the roll response increases significantly, as the current speed increases. The mean drift forces and moment on the submerged body are more affected by current than those on the semi-immersed circular cylinder or on the ship-like section in the encounter frequency domain.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.12-18
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• 1991

3차원(次元) 탱크내에서의 유체(流體)의 슬로싱 현상(現象)에 관하여 경계적분법(境界積分法)의 패널 방법(方法)을 이용한 경계치(境界値) 문제해법(問題解法)으로 수치계산(數値計算)하였다. Shinkai는 경계요소(境界要素)의 소오스의 세기가 절점(節点) 사이에서 선형변화(線型變化)하도록 계산하였음에 반하여 본 연구에서는 삼각형(三角形)패널마다 일정(一定)한 세기의 소오스를 분포(分布)시켰다. 각(各) 시간(時間)단계에서의 소오스의 세기는 Green 정리(定理)에 의한 제2종(第2種) Fredbolm적분(積分) 방정식(方程式)을 풀어서 구하며, 시간(時間)이 경과함에 따른 수치 계산과 이에 따른 오차(誤差)의 누적을 피하기 위하여 Adam-Bashforth-Moulton 방법(方法)을 이용하였다. 강제조화(强制調和)동요하는 선박의 구형(球形)탱크가 부분적재(部分積載)된 경우에 대하여 수치(數値)계산한 결과, 자유표면(自由表面)의 높이 계산치(計算値)는 Shinkai의 결과와 비교한 바 비교적 적은 시간동안에는 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 본 수치 계산방법(方法)의 정도(精度)를 검토하기 위하여 입력(入力) 및 출력(出力) 에너지가 보존(保存)되는지를 확인하여 보았는데, 시간이 경과되면서 약간의 오차가 있지만 문제의 비선형성(非線型性), 모델의 패널수가 작음을 감안할때는 인정할 만한 정확도(正確度)로 판단된다.

• 한국안전학회지
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• 제11권4호
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• pp.143-150
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• 1996

본 연구는 선형, 비선형 hygrothermal 응력 문제를 위한 explicit-Implicit 유한요소 해석 모델 개발에 관한 것이다. 부가적으로 moilsture 확산 방정식, J-적분 평가를 위한 균열 요소 및 가상 균열 진전법이 도입된다. 시간 변화에 따른 균열 추진력을 계산하기 위하여 선형 탄성 파괴 역학(LEFM)이론이 고려되며 재료의 기공은 실온에서 액체 상태의 습기로 포화되어 있으며 온도가 상승함에 따라 증기화된다는 가정하에서 균열 추진력과 증기 효과의 관계가 연구된다. 이상 기체방정식은 각 시간 단계에서 증기에 의한 열역학적 압력을 계산하기 위하여 이용된다. 다공질 재료의 시간 종속 응답을 지배하는 방정식들은 혼합이론에 기초하며 다공질 재료의 유체 흐름을 위한 Darcy의 법칙과 Von-Mises 항복 기준을 포함하고 있는 Perzyna의 점소성 모델이 첨가된다. 또한 Green-Naghdi 응력률이 중첩된 강체 운동하에서 응력 텐서 invariant로 사용되며, 모델링을 위하여 사각요소가 이용되고 비선형 지배 방정식을 풀기 위하여 full Newton-Raphson법에 의한 반복법이 사용된다. 본 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다. 1) 본 유한요소 프로그램은 복합재의 hygrothermal 파괴 해석에 매우 유용하게 적용될 수 있다. 2) 습기의 온도에 의한 영향을 가지는 재료의 J-적분을 정확히 예측하기 위하여는 증기 효과를 고려하여야 한다. 왜냐하면 초기단계에 균열 전파력이 가속되기 때문이다. 3) 본 해석을 위해 Uncoupled scheme에 의한 결과도 Coupled scheme에 결과에 비해 아주 타당하므로 CPU 측면에서 매우 경제적인 Uncoupled scheme이 추천된다.

• 대한조선학회지
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• 제27권4호
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• pp.15-26
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• 1990

본 연구는 표면 양력관 이론을 이용하여 초월 공동이 발생한 2차원 날개의 유동해석을 위한 제반 경계 조건을 검증하고 공동 뒷부분의 모형을 비교 검토한다. 해석해가 존재하는 2차원 대칭 스트럿 주위의 초월 공동 현상을 수치적으로 해석하여 그 결과를 해석해와 비교함으로써 표면 양력판 이론에 의한 프로펠러 공동 문제 해석의 가능성을 입증하였다. 특히, 공동 뒷부분의 비 선형 닫힘 모형, 타원형 닫힘 모형, 그리고 선형 닫힘 조건을 서로 비교 분석함으로써 공동 문제 해결에서 가장 중요한 공동 닫힘 조건의 영향을 보였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.35-47
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• 1996

포텐셜을 기저로 하는 판요소법을 사용하여 자유 표면이 존재하는 유동장에서 일정 속도로 전진하는 3차원 물체의 형상을 설계하였다. 설계 방법으로는 원하는 압력 분포를 경계 조건으로 부여하고 이를 만족하는 물체 형상을 찾아내는 역해석법(inverse method)을 사용하였다. 즉, 주어진 압력으로부터 물체 표면에 분포된 법선 다이폴의 세기인 포텐셜 값을 결정하게 되며, 이는 물체 표면에 대한 Dirichlet형태의 경계 조건으로서 Green의 정리로부터 유도된 적분 방정식을 해석하게 된다. 전체 속도 포텐셜은 기본 유동인 선속에 대한 성분과 선제에 의하여 교란되는 성분으로 구성되어진다고 가정하였으며, 교란 포텐셜을 사용하여 선형화된 자유 표면 경계 조건을 적용하였다. 적분 방정식에 대한 수치 해석을 위해 물체 표면에 법선 다이폴과 Rankine 쏘오스를 분포하였으며, 자유 표면에는 Rankine 쏘오스를 분포하고 4점 유한 차분법을 사용하여 자유 표면 경계 조건이 만족되도록 하였다. 해로서 얻어지는 각 판요소에서의 Rankine 쏘오스의 세기는 가상의 유동 출입량으로서 형상 수정항으로 사용되었다. 몰수 회전 타원체의 형상 설계에 대하여 본 설계법을 적용한 결과 무한 수심에서나 조파 상태에서 $4{\sim}6$회의 반복 계산으로 충분히 수렴된 해를 얻을 수 있었다. 또한 자유 표면을 가르고 전진하는 Wigley 수학적 선형에 대한 형상 설계를 수행하여 만족스러운 결과를 얻어내었으며, 얻어진 수치해는 매우 안정적이고 빠른 수렴성을 보였다. 선형의 우열 비교를 통해 조파 저항을 감소시킬 수 있는 압력 분포의 형태를 파악하였으며, 이를 바탕으로 조파 저항의 관점에서의 5500TEU급 콘테이너 운반선의 설계를 수행하였다. 설계되어진 새로운 선형은 조파 저항의 관점에서 기존의 선형보다 계산과 실험에서 모두 우수하게 개량된 것으로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.159-173
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• 1991

본 논문에서는 양력판 이론을 사용하여 2차원 수중익에 발생한 비 대칭 초월 공동 문제를 포텐셜을 기저로하여 수치 해석하였다. 수중익과 공동 표면에 법선 다이폴을 분포하고 공동 표면에는 공동 형상을 찾기위하여 쏘오스를 분포하였다. 수중익 표면에서의 운동학적 경계조건은 수중익 내부에서의 전체 포텐셜이 0이라는 조건으로 대치하였고 공동 표면에서의 역학적 경계조건은 공동 표면에서의 접선 방향 속도가 일정하다는 조건으로 표현되었다. 표면에 특이 함수를 분포하여 포텐셜을 기저로하여 공동 문제를 해석하였기 때문에 압력 분포에 대하여, 특히 수중익의 앞날 근처에서는 양력면 이론에 의한 결과보다 더욱 향상된 정도의 결과를 얻었다. 본 이론은 먼저 주어진 공동 길이에 대하여 그에 상응하는 공동 형상 및 공동수를 구하였다. 좀더 좋은 결과를 얻기 위하여 새로이 계산된 공동 표면과 수중익 표면에 또 다시 특이 함수를 분포하여 그곳에서 경계 조건을 만족시킴으로써 새로운 공동 형상 및 공동수를 구하는 반복 계산을 수행하였다. 본 이론에 의한 계산 결과의 검증을 위하여 폭 넓은 수렴성 시험을 수행하였으며 특히, Geurst의 선형 이론에 의한 해석해 및 Wu의 비 선형 이론에 의한 해석해, 그리고 Acosta, Parkin, Meijer, Silberman, Waid의 실험 결과와 비교한 결과, 본 이론의 효용성을 입증하였다.