파랑에 의한 항만 내 부유체의 운동

Abstract

As large waves enter a harbor, during their propagation, the motions of a floating body are large and it may even be damaged by waves.This phenomenon may be caused by harbor resonance, resulting from large motions at low wave frequency, which is close to the natural frequency of a vessel.In order to calculate the motions of a floating body in a harbor, it is necessary to use the wave forces containing the body-harbor interference.The simulation program to predict the motions of a floating body by waves in a harbor is developed, and this program is based on the method of velocity potential continuation method proposed by Ijima and Yoshida The calculated results are shown by the variation of wave frequency, wave angle, and the position of a floating body.1. 서 론수심이 얕은 연안에 항만 내 계류된 부유식 원유 저장시설이나 안벽에 계류된 선박에 대한 운동 응답을 계산하기 위해서는 구조물과 구조물간, 구조물과 주위의 지형과의 간섭효과를 고려하여 동유체력 계수 및 파 강제력을 구하여야 한다. 특히 항만 효과를 고려하여 항만 내에 계류된 부유체의 운동을 해석하는 방법을 개발하여야 하며, 이는 태풍 시 항만 공진에 의한 구조물의 안전성을 평가하기 위해 중요한 수단이 된다.이전의 연구로 이철응 등(1991)은 경계적분 방정식을 이용하여 항만 내 정온도 분포를 해석하여 다른 계산에 의한 이론 값과 비교하였다. 또한 Nagata et al.(1991; 1993)은 속도포텐셜 접속법을 사용하여 방파제 안의 부유체에 대한 운동 해석을 수행하였다. 본 문제를 해석하기 위해 Ijima and Yoshida(1975)가 이용한 속도포텐셜 접속법을 사용하였다(이호영 등, 2001). 이 방법은 영역을 항만 외 영역, 항만 내 영역, 구조물이 놓이는 영역으로 나누고 각 영역의 속도 포텐셜을 수치 정합하는 방법이다. 속도포텐셜은 수직방향으로 변수분리하여 라플라스(Laplace) 방정식에 대입하면 헬렘홀즈(Helmholtz) 형태의 편미분 방정식이 수평면 변수에 대하여 얻어진다. 편미분 방정식의 기본해를 이용하여 그린 제2정리에 대입하면 경계적분 방정식이 도출되며, 여기에서 각 영역의 속도 포텐셜을 구할 수 있다.