• 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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• 제41권5호
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• pp.8-13
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• 2004

In order to better understand the characteristics of the flow field around the submerged hydrofoil of finite span with high speed and shallow submergence. a numerical code which can solve the flow around a fast lifting body under the free surface was developed and used to obtain various interesting features of the flow. The code was based on the panel method of Hess( 1972), and the free surface condition was linearized to conform with the assumption of the high Froude number. It is shown that the effect of the change of submerged depth. angle of attack and aspect ratio upon the sectional lift coefficient is rather significant for the case of the chosen example wing, which has the rectangular planform. Since Lee(2002)'s theoretical results were for the wing of elliptical planform, the direct comparison of the two results was not possible. It seems that more computational results are in need to compare the theoretical and the numerical prediction in detail.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.1-8
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• 1996

3차원 날개면이 부착된 복합지지형 고속선의 정상상태에서의 조파저항을 포텐셜 기저 판요소법으로 해석하였다. 계산에 사용된 고속선은 물 속에 잠겨있는 몸체와 몸체의 중간 및 후방에 붙어 있는 3차원 날개면과 수면을 관통하는 앞, 뒤의 스트럿트로 구성되었다. 물체 표면(몸체, 날개면 및 스트럿트)에는 쏘오스와 다이폴을, 자유표면에는 쏘오스를 분포하였고, 선형화된 자유표면 조건과 방사조건을 만족시키기 위해 4점 유한차분을 이용하였으며, 날개면의 유동해석을 위해 준압력 Kutta조건(semi-linear pressure Kutta condition)을 적용하였다. 패널사이의 틈새 문제를 개선하기 위해 비 평면성이 고려된 쌍곡면 판요소법을 적용하여 각 선체 표면에서의 수치 계산 정도를 높이고자 하였다. 수치 계산 결과는 회류수조에서 모형 시험을 수행한 결과와 비교하였으며, 이로부터 본 연구에서 개발된 수치 계산법은 고속선의 최적 선형 개발에 이용 가능한 도구가 될 수 있는 것으로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.8-19
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• 1998

본 논문에서는 자유수면하에서 이동하는 2차원 수중익 주위의 비선형 유동문제를 포텐셜 이론을 바탕으로 특이점 분포법을 도입하여 해석한 결과이다. Hess & Smith[12]의 방법에 따라 수중익의 표면에 소오스와 보텍스패널을 분포하고, 비선형해를 구하기 위해서 자유수면 위 일정 거리에 랜킨소오스패널(Rankine Source Panel)을 분포하는 수치기법(Raised Panel Method)을 사용하였다. Neumann-Kelvin 선형해로부터 반복계산법을 통해 비선형 자유수면 조건을 엄밀히 만족하는 비선형해를 구하였다. 수치계산결과에서 비선형해가 Duncan[11]의 실험결과(NACA0012, 입사각$(\alpha)= 5^{\circ}$)와 비교적 잘 일치함을 보였으며 수치계산결과의 타당성을 검증할 수 있었다. 잠수깊이가 얕은 경우와 고속 영역에서도 수렴된 해를 구할 수 있었으며, 고속으로 갈수록 비선형해와 선형해의 차이는 미미함을 볼 수 있었다. 수중익의 두께 및 캠버(camber)등 기본적인 단면변화와 속도변화에 대한 수중익의 유체역학적 특징을 살펴보았다.

• Selected Papers of The Society of Naval Architects of Korea
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• 제2권1호
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• pp.140-155
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• 1994

The hydrodynamic problem is treated here when a pressurized bag is submerged partially in the water and the end points of it oscillate. SES(Surface Effect Ship) has a bag filled with pressurized air at the stern in order to prevent the air leakage, and the pitch motion of SES is largely affected by the hydrodynamic force of the bag. The shape of a bag can be determined with the pressure difference between inside and outside. Once the hydrodynamic pressure is given, the shape of a bag can be obtained, however in order to calculate the hydrodynamic pressure we should know the shape change of the bag, and vice versa. Therefore the type of boundary condition on the surface of a bag is a moving boundary like a free surface boundary. The present paper describes the formulation of this problem and treats a linearized problem. The computations of the radiation problem for an oscillating bag are shown in comparison with the case that the bag is treated as a rigid body. The hydrodynamic forces are calculated for various values of the pressure inside the bag and the submerged depth.

• 대한조선학회지
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• 제24권2호
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• pp.47-54
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• 1987

Linear and nonlinear hydrodynamic force, which acts on submerged circular and eilliptic cylinders in oscillations as well as in advancing motion, are investigated as an initial-boundary value problem using a numerical method, which makes use of the source distribution on the body surface and the spectral method for treating the free surface waves. In the numerical code developed here, the boundary condition at the body surface is linearized. Using the numerical code so attained, nonlinear effects for different forward speeds and of the large-amplitude motion are computed. One of the major findings is that, when the forward speed is large, the added mass has its minimum and the damping force change rapidly around the frequency corresponding to the speed-frequency parameter, $\tau$=0.25, Compared to the result of Grue's [10], who used linear theory to get abrupt changes in values of the added mass and the damping force at the frequency corresponding to $\tau$=0.25, the present study, which takes nonlinear effects into account, shows much smoother variations near the frequency.

• 수산해양기술연구
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• 제27권1호
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• pp.83-90
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• 1991

현존하는 세장선 이론과는 아주 다르게 Kelvin 소오스와 그의 궤적 주위에 대한 점근전개를 행하여 전진 운동을 하는 세장체에 대한 공식을 유도하였다. 여기서 발전된 공식은 기본적으로 Neumann-Kelvin 문제의 Kernel함수에 대한 근사와 동등하게되었다. 경계치 문제는 현저하게 단순화되었으며 해는 선수 끝에서 시작하는 축차적분의 진행 절차에 따라 얻어졌다. 속도장과 압력분포는 2차원 속도 포텐시열의 미분에 의해 간단히 계산될 수 있었다. 이 방법은 비록 컴퓨터의 사용에는 Neumann-Kelvin문제처럼 많은 시간이 필요하게 되더라도 선체 주위의 유동장의 수치해석에 더욱 정확하리라는 가능성을 준다. 전진하는 진동 세장체의 문제에도 같은 방법이 유용하리라는 것을 또한 기대한다.

• Tribology and Lubricants
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• 제30권1호
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• pp.15-20
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• 2014

A more accurate expression for effective viscosity is obtained using a linear regression of the data from Fukui-Kaneko's model, which are obtained through numerical calculations based on the linearized Boltzmann equation. Veijola and Turowski's expression is adopted as a base function for effective viscosity. The four coefficients in that equation are optimized, and sensitivity analysis is conducted for these coefficients. The results show that the coefficient for the first-order Knudsen number is the most accurate, whereas the coefficient in the exponential of the Knudsen number is the least accurate compared with Fukui-Kaneko's results. The expression for effective viscosity is accurate within 0.02% rms of Fukui-Kaneko's results for the inverse Knudsen numbers from 0.01 to 100 and surface accommodation coefficients ranging from 0.7 to 1.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.95-104
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• 2003

본 논문은 사각형 연료 탱크 내 비점성, 비압축성, 비회전 유동에 대한 슬로싱 주파수 응답의 유한요소 해석을 다룬다. 지배방정식으로 포텐셜 이론을 기반으로 한 라플라스 방정식을 적용한다. 슬로싱 운동이 작다고 가정하여 선형화된 자유표면 조건을 적용하였고, 변수분리기법을 이용하여 이론해를 구하였다. 점성 감쇠에 따른- 에너지 소산의 영향을 구현하기 위해 가상치 점성 계수를 도입하였으며, 이고 인해 공진 주파수에서 응답의 발산을 방지할 수 있나. 슬로싱 응답의 최대 진폭을 예측하기 위해 9절점 요소를 사용한 유한요소법을 이용하여 해석하였다. 슬로싱 높이, 유체 내부 동수압 및 내부 유체력의 수치 결과는 이론해와 잘 일치하였다. 유한요소 시험 프로그램을 검증한 후, 유체높이에 따른 슬로싱 주파수 응답 특성을 분석하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.104-113
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• 1992

압력이 차 있는 백이 물에 부분적으로 잠겨서 동요하고 있을 때의 유체역학적 문제가 다루어졌다. 쌍동형 공기부양선(SES)의 선미에는 공기의 유출을 막기위해 공기압이 채워진 백을 설치하고 있는데, 백에 의한 힘이 종동요에 큰 영향을 미친다. 백의 모양은 안과 밖의 압력차에 의해서 결정되므로, 유체동압력을 구하면 백의 모양을 알 수 있는데, 백의 모양변화를 알아야지만 유체동압력을 구할 수가 있다. 따라서 백 표면에서의 경계조건의 형태는 자유표면 경계와 더불어서 움직이는 경계가 된다. 본 논문에서는 이 문제를 정식화하고 선형화를 하였다. 또한 백이 동요할 때의 방사문제에 대한 계산예를, 백을 강체로 가정했을 때의 비교하여, 보여주고 있다. 여러가지의 백내의 압력값, 또 물에 잠긴 깊이에 대해서 계산이 이루어졌다.