원형실린더 점성 롤댐핑에 관한 이론적 접근 및 실험적 연구 (Theoretical Approach and Experimental Study on Viscous Roll Damping of Circular Cylinder)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 23권 / 7호 / 26 ~ 34페이지
· 저자명 : 양승호, 백형민

초록

유체점성에 의한 강한 비선형 특성으로 인해 선박 및 부유식 해양구조물의 롤댐핑은 이론적으로, 수치해석적으로, 혹은 실험적으로도 정확한 값을 구해내기가 대단히 어렵다. 본 연구에서는 강제동요 시 원형실린더 접수표면에서의 점성 전단력에 관한 이론식을 통해 파라미터 변화 즉, 초기 회전각도와 반경 크기에 따른 점성 전단력을 회전주기별로 구한 후 새롭게 고안된 실험방법을 통한 점성 롤댐핑 계측결과와 비교검토하였다. 순수 점성 전단력 계측을 위해 수조 내 원형실린더를 수직으로 설치하여 강제동요 모형시험을 수행하였고 강제동요에 따른 토크값의 변화양상을 면밀히 관찰하였다. 원형실린더 접수표면에 작용하는 점성 전단력 자체가 아주 작은 값임에도 불구하고 이론식과 실험결과로부터 도출된 전단력 결과가 서로 아주 잘 일치함을 확인하였고 이를 통해 이론식 및 실험방법의 유효성과 정확도를 입증하였다. 본 연구결과를 통해 순수 점성 롤댐핑에 관해 새로운 시각에서 접근할 수 있는 이론적, 실험적 토대를 마련하였고 이의 검증과정을 통해 부유체 롤댐핑 현상에 대한 이해수준을 한단계 끌어올릴 수 있는 기반을 마련하였다.

영어초록

Due to the strong nonlinear characteristics of fluid viscosity, it is very difficult to obtain accurate values for the roll damping of ships and floating offshore structures theoretically, numerically, or experimentally. This study calculated the viscous shear force acting on the surface of a circular cylinder according to the initial rotation angle and radius of the cylinder. In particular, the viscous shear force was calculated by rotation period through the theoretical formula for viscous shear force on the surface of the circular cylinder during the forced oscillation of the cylinder. Subsequently, the study compared the calculated viscous shear force with the viscous roll damping value for the cylinder measured using a newly designed experimental device. Additionally, the pure shear force on the surface of the circular cylinder was measured by installing the cylinder vertically in a water tank to perform a model test, and the change in the torque according to the forced oscillation of the cylinder was closely observed. Even though the viscous shear force acting on the surface of the circular cylinder was very small, the shear force derived from the theoretical formula and experiments, respectively, agreed very well. Thus, the effectiveness and accuracy of the theoretical formula and the experimental method were verified. Finally, through the results of the study, a theoretical and experimental foundation for pure viscous roll damping from a new perspective was laid, and through the verification, the understanding level of the floating body roll damping phenomenon was raised to the next level.

참고자료

· 없음