이차원 단일 부유체 운동에 대한 주파수 영역 해석

초록

본 연구에서는 이차원 수치조파수조 기법을 이용하여 유한 수심에서 이차원 단면을 가진 부유체의 동유체력 계수를 계산하고 이를 이론값과 비교하였다. 이차원 수치조파수조는 유체의 운동을 포텐셜 유동을 가정하고 경계요소법을 기반으로 한 해양유체역학 계산 기법이다. 유체 입자의 속도를 속도 포텐셜로 정의하여 유체의 지배방정식을 Laplace 방정식으로 하고, 유체 영역의 경계 조건을 이용하여 경계 적분 방정식을 푼다. 본 연구는 주파수 영역에서 방사 문제를 풀어서 부유체의 운동에 의한 부가질량과 방사감쇠 계수를 계산하였다. 이는 전산유체역학 기법 등에 비해 계산 속도가 빠르고, 비교적 작은 컴퓨팅 파워를 요구한다는 장점을 가지고 있다. 또한, 부유체의 동유체력 계수를 매우 신속하고 정확하게 계산할 수 있다. 본 연구에서 계산한 부가질량 및 감쇠 계수를 이론 값과 비교하여 결과의 신뢰성을 확인하였다. 또한 다양한 이차원 형상인 사각형, 삼각형, 반원과 같이 기본적인 형상에 대한 수치해석을 수행하여 부유체의 형상이 동유체력 계수에 미치는 영향을 확인하였다. 추후 다양한 형상의 부유체 동유체력 계수를 수심과 부유체 폭 및 흘수 조건에 따라 계산하여 결과를 구축하고, 이를 기계학습의 훈련 데이터로 활용하고자 한다.