조파저항 연습문제

소개글

조파저항 연습문제에 대한 보고서 자료입니다.

목차

문제 1.
문제 2.
문제 3.

본문내용

대해 미분하면 다음과 같다.
군속도 는 다음과 같이 정의된다.
따라서 위의 미분된 분산관계식에서 에 대해 정리하면 군속도 를 얻을 수 있다.
발전기를 통해 발생되는 에너지를 이용해 얻을 수 있는 최대 동력은 단위 길이당 수면파의 평균에너지와 군속도 의 곱으로 얻을 수 있다. 식으로 정리하면 다음과 같다.
위의 식을 Matlab Program의 함수를 도입하여 유한한 수심에 대하여 초기조건만 부여하면 계산 할 수 있도록 코딩을 하여 값을 도출하였다.
Fig.1 동력 계산을 위한 Matlab 코드
function [Power] = Max_Power(lamda, A, x)
rho_seawater=1029; gravity=9.81; k=2*pi/lamda; h=x/50; %초기조건
w=sqrt(gravity*k*tanh(k*h)); %
Energy=rho_seawater*gravity*A^2/2; %단위길이당 에너지
Cg=w/(2*k)*(1+(2*k*h)/sinh(2*k*h)); %군속도
Power=Cg*Energy; %최대 동력
fprintf(\'최대 동력\')
end
초기조건은 와 진폭, 방향 거리 로 주었고, , 으로 설정하였으며, , 는 문제에 주어진 대로 식을 만들고 주어진 조건을 입력하였다.
는 유한한 수심의 분산 관계식에서, 로 구할 수 있으므로 위의 코드로 입력하였다.
Fig.2 작성한 코드를 이용하여 도출한 결과 값
조건을 부여하고 Max_Power함수를 실행한 결과, 의 값이 출력되었다. 따라서 이 해파를 이용하여 얻을 수 있는 최대 동력은 다음과 같다.
3. 조파 저항을 이론적으로 계산할 때 쓰이는 선형 중, 선각의 반폭 가 다음과 같이 겹-포물선 형(bi-parabolic form)으로 주어지는 선형을 선형 (Wigley’s hull form)이라고 한다.
여기서 는 배의 길이, 폭, 흘수이고, 평면은 선체의 중앙 종단면이며, ,
이다. 한편 선형 조파저항이론인 박선이론에 따르면, 선형의 조파저항은 다음 식으로 주어진다.
여기서 로, 식(47)_ 과 관련하여 얻었던 결과이고, 함수 는 배의 형상, 특히 반폭의 길이 방향 편도 함수 와 의 함수이며 무차원량이다. 위의 식으로부터 조파저항계수가 다음과 같이 주어지는 것을 보이고,
이 식에 근거하여 조파저항계수에 미치는 와 의 영향에 대해 논하시오.
선형의 조파저항은 이고,
조파저항계수(wavemaking resistance coefficient)로 정의되는 만의 함수 는 다음과 같다.
위의 조파저항계수에 위에서 정의된 을 대입하면 다음과 같다.
문제에서 이므로 대입하면 다음과 같다.
이므로 을 위의 정리된 에 대입한다.
따라서 조파저항계수는 위의 식으로 정리 할 수 있다.
선형 조파저항계수에 영향을 미치는 폭과 길이의 비인 와 을 고려하면 다음과 같다.
길이와 폭의 비인 가 2배 증가할 때, 조파저항은 배 감소하는 식의 비례가 성립하며, 은 위의 식으로 보았을 때 의 네제곱의 역수가 에 비례한다. 함수 는 배의 형상, 특히 반폭의 길이 방향 편도 함수 와 의 함수이고 함수 에 속해있는 의 영향보다 네제곱으로서 에 훨씬 더 큰 영향을 미친다고 생각할 수 있다. 이 것은 이 0에서 최후 최대치(Last hump, )로 접근함에 따라 는 증가하고, 이 최후 최대치를 넘어서는 시점부터는 감소할 것이라 생각 할 수 있다.
참고문헌
정재환. 2002. 해양파 역학. 부산.
대한조선학회. 2009. 선박의 저항과 추진. 파주. 지성사
Robert G. Dean, Robert A. Dalrymple. 2015. 이공학도를 위한 해양파 역학. 학산미디어.
이승준. 2014. 선박해양 유체역학. 서울. GS인터비전

키워드

조파저항,   Wigley 선형,   속도 포텐셜,   속도 벡터,   수표면 방정식,   타원의 방정식,   수면파,   분산 관계식