자유수면 근처에서의 보오텍스 방출 현상에 관한 고찰

Study on the Vortex Shedding Phenomena Near Free Surface

자유수면 근처에서의 박리유동 현상을 수치 시뮬레이션 방법과 유선 가시화 시험 방법으로 연구하였다. 수치 시뮬레이션은 물체표면에서 유기되고 확산(diffusion) 및 대류(convection)에 의해 유동중으로 박리되어 방출되는 보오티시티(vorticity)를 다수의 보오텍스로 치환하여 유동의 변화와 유체력을 구하는 보오텍스블럽 법을 사용하여 수행하였다. 이 방법으로 대규모의 와류의 생성 및 변화를 추정할 수 있으며 또한 자유수면과 와류유동의 상호간섭현상 그리고 동 유체력 등을 추정할 수 있었다. 유선 가시화 시험은 해사기술연구소의 공동수조에서 수행하였으며, 직류 전원에 의해 얻어진 수소기포를 가시화 입자로 이용하였다. 조명장치는 할로겐 램프를 이용하였고, 연속사진을 가시화의 결과로 사용하였다. 또한 자유수면의 시간적 공간적 변화를 파고계를 이용하여 계측하고 이로부터 와류유동의 변화 주기를 추정하였다.

The effects of free surface on vortex shedding phenomena around a bluff body were studied by both numerical simulation and flow visualization experiments. A vortex method, which approximates the vorticity field as the sum of discrete vortices; was used for the numerical simulation. Flow visualization experiments were performed in the KRISO cavitation tunnel. Hydrogen bubble was used as illumination material. Free surface elevation was also measured during experiments. The hydrodynamic drag and lift were predicted by numerical simulation. The predicted period of vortex shedding was compared with the results of experiments.