비선형 페리그린 모델을 이용한 이동형 소방용수 저장탱크수직 벽면에서의 동유체력 수치 계산 연구

Hydrodynamic Force on the Vertical Wall of a Portable Water Storage Tank: Nonlinear Peregrine Model

본 연구에서는 노즐을 통해 잔잔한 상태의 이동형 소방용수 저장탱크 내로 소방용수를 수직 낙하시킬 때 발생하는 자유수면출렁임을 비선형 페리그린 모델로 수치 모의하고 수직 벽면에서 수면의 최대 오름 높이를 측정하여 최대 동유체력을 계산하였다. 이를 선형 페리그린 모델을 이용한 수치 모의 결과와 비교하여 비선형 모델과의 수직 벽면에서의 파고 높이 및 동유체력차이를 확인하였다. 마지막으로 오목한 바닥면에 비해 볼록한 바닥면을 가진 저장탱크의 수직 벽면에서의 동유체력이 어느정도 감소될 수 있는지 확인하였다. 이러한 연구를 통해 소방용수 저장탱크의 자유수면의 출렁임에 의한 동유체력 영향을구조 설계에 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

In this study, the motion of free-surface generated by vertically dropping water through a nozzle into a portable water storage tank with a convex bottom in calm conditions was numerically simulated using the nonlinear Peregrine model. The hydrodynamic force at the vertical wall was calculated after measuring the maximum run-up amplitude of the free-surface. The degree of improvement of the results using a nonlinear model was identified by its comparison with numerical results using the linear Peregrine model. Finally, it is expected that the hydrodynamic forces on the vertical wall of the storage tank with a convex bottom can be reduced to a certain extent compared to the concave bottom and can therefore be utilized as basic data for the structural design of an ideal storage tank.