볼록한 바닥면 설계를 통한 소방용수 저장탱크의 수직 벽면에서의 동수력 저감 연구

Reduction of Hydrodynamic Force Acting on the Vertical Wall of a Portable Water Storage Tank by Convex bottom Design

본 연구에서는 볼록한 바닥면을 가진 이동형 소방용수 저장탱크의 수직 벽면에 작용하는 동수력을 계산하고 그결과를 바탕으로 볼록한 바닥면 설계를 통한 동수력의 감소 효과를 확인하고자 하였다. 수치 모의 실험하기 위해 바닥의 형태를 볼록하게 한 수치 해석 영역을 구성하였으며, 특정 위치와 높이에 용수 공급 노즐을 위치시켜 용수를 낙하시켰다. 용수 낙하에 의한 자유 수면의 출렁임과 수직 벽면에서의 유체 벽 오름을 선형 Peregrine 방정식을 이용 하여 수치 모사하고 동수력을 계산하였으며, 그 결과를 오목한 바닥면 및 동일한 해석 조건에서 얻은 동수력과 서로 비교 분석하였다. 결과적으로 오목한 바닥면 설계에 비해 볼록한 바닥면 설계를 통해 수직 벽면에서의 동수력이더 작아짐을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 이동형 소방용수 저장탱크의 안정적인 구조 설계 및 운용에 기여할수 있을 것으로 사료된다.

This study examined the reduction effect of a hydrodynamic force acting on the vertical wall of a portable water storage tank with a convex bottom floor. For the numerical simulation, the linearized Peregrine’s equation was used to analyze the lapping waves in the tank caused by water falling from a supplying nozzle. The hydrodynamic force could be calculated by measuring the maximum run-up wave height at the vertical wall. The initial conditions of the numerical experiments were set up by controlling the positions and heights of the water supplying nozzle. Finally, the hydrodynamic force acting on the vertical wall can be reduced by the convex bottom design of the portable water storage tank so it can be applied to improve the structural stability.