5. 해석결과
5.4 부가저항 및 운동응답 수치해석
(a) CT
(b) heave
(c) pitch
Fig. 5.6 Time history for CT, heave and pitch motion of Case 1 (λ/LPP=0.65) (EFD : symbol, Present : line)
(a) CT
(b) heave
(c) pitch
Fig. 5.7 Time history for CT, heave and pitch motion of Case 2 (λ/LPP=0.85) (EFD : symbol, Present : line)
(a) CT
(b) heave
(c) pitch
Fig. 5.8 Time history for CT, heave and pitch motion of Case 3 (λ/LPP=1.15) (EFD : symbol, Present : line)
(a) CT
(b) heave
(c) pitch
Fig. 5.9 Time history for CT, heave and pitch motion of Case 4 (λ/LPP=1.37) (EFD : symbol, Present : line)
(a) CT
(b) heave
(c) pitch
Fig. 5.10 Time history for CT, heave and pitch motion of Case 5 (λ/LPP=1.95) (EFD : symbol, Present : line)
Table 5.6~5.9는 계산한 수치해석 결과를 바탕으로 실험과의 정량적인 비교를 위해 각 파장별 선체에 작용하는 전 저항과 부가저항, 전달함수로 나타낸 운동응답에 대한 결과 값을 실험 결과와 비교하여 나타낸 것이다. 전반적으로 부가저항 및 종동요의 결과가 전 저항과 상하동요의 오차보다 큰 것을 확인할 수 있다. 또한 단파영역(Case 1~2)에 대한 오차가 상대적으로 다른 영역보다 크다. 이와 같은 이유는 Fig. 5.6~5.7의 단파영역에서 수치해석 결과와 실험 결과와의 차이가 크기 때문이다. 전 저항 결과만으로 분석하였을 때, 파장 별 전 저항 오차는 실험 값 대비 9% 이내로 발생한다.
그러나 부가저항의 오차는 전 저항 오차보다 큰 것으로 나타나는데 이러한 이유는 전 저항 오차에 추가적으로 정수 중 저항의 오차 및 첫 번째 조화 파고의 오차가 복합적인 요소로 작용하여 부가저항의 오차가 증가한 것으로 나타난다. 종동요 전달함수의 오차 값은 단파영역에서 실험 결과와 많은 차이를 보이는데, 이 조건에서 종동요 전달함수의 크기는 매우 작은 값이기 때문에 수치적으로 실험결과에 약간만 벗어나더라도 큰 오차를 유발하여 다른 영역보다 수치적으로 큰 값이 나온 것으로 판단된다.
Table 5.6 CT in difference wave conditions CT (×103)
Case 1 2 3 4 5
Present 4.379 5.036 7.451 7.559 5.514
EFD (Sadat-Hosseini,
et al., 2015) 4.127 4.622 7.078 6.977 5.421
Error (% of EFD) -6.120 -8.944 -5.271 -8.335 -1.725
Table 5.7 Added resistance coefficient in difference wave conditions σaw
Case 1 2 3 4 5
Present 4.803 8.320 10.807 7.577 1.828
EFD (Sadat-Hosseini,
et al., 2015) 3.386 6.102 9.911 6.512 1.909
Error (% of EFD) -41.853 -36.353 -9.042 -16.348 4.252
Table 5.8 Heave transfer function in difference wave conditions TF3
Case 1 2 3 4 5
Present 0.117 0.242 0.901 0.899 0.890
EFD (Sadat-Hosseini,
et al., 2015) 0.130 0.241 0.899 0.875 0.933
Error (% of EFD) 9.936 -0.446 -0.242 -2.760 4.615
Table 5.9 Pitch transfer function in difference wave conditions TF5
Case 1 2 3 4 5
Present 0.010 0.225 0.724 0.971 1.067
EFD (Sadat-Hosseini,
et al., 2015) 0.017 0.146 0.748 0.966 1.119
Error (% of EFD) 42.000 -53.573 3.294 -0.578 4.652
Fig. 5.11은 부가저항 및 운동응답에 대한 전달함수의 크기를 파장별로 나타낸 그래프이다. 동일한 크기인 6.07m KCS 모형실험 결과 이외에도 4.37m KCS 모형실험 결과(Simonsen, et al., 2013)와 2.10m KCS 모형실험 결과(Sadat-Hosseini, et al., 2015)도 함께 표기하였다. 부가저항의 수치해석 결과는 대부분 동일한 크기의 모형실험 결과보다 상대적으로 높은 값으로 형성되어 있지만 다른 크기의 모형실험 결과와 비교하였을 때 모형실험 결과 범주 내에 분포하고 있음을 알 수 있다. 또한, 상하동요 및 종동요의 전달함수 수치해석 결과는 동일한 크기의 모형실험 결과와 대부분 일치하고 있는 것을 확인할 수 있다. Fig 5.6~5.7의 전 저항 그래프와 단파영역에서 상하동요와 종동요 응답 그래프는 실험 결과와 차이를 보이지만, 크기를 파장별로 나타내면 실험과 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 따라서 부가저항을 해석하기 위해서는 크기를 파장별로 보는 것도 중요하지만 정확한 해석을 위해서는 시간에 따른 변화를 볼 필요가 있다.
(a) added resistance coefficient
(b) heave motion
(c) pitch motion
Fig. 5.11 Results of added resistance coefficient, transfer functions of heave and pitch motions in different wave conditions