Pulsating air pocket dynamics in sloshing tanks
연구 내용
슬로싱 탱크의 변형 경계에 하이브리드 Cartesian/immersed boundary를 적용해 압축성 공기 포켓의 맥동이 벽면 압력하중을 지배하는 메커니즘을 규명하는 연구
슬로싱 문제에서 탱크 경계가 이동하거나 변형되는 상황을 다루기 위해 하이브리드 Cartesian/immersed boundary 방법을 확장합니다. 압력은 전체 유체 영역에서 압력 포아송 방정식을 통해 계산하되, 압축성 가스 영역이 포함된 형태로 구성합니다. 가스의 압축성은 폴리트로픽 모델로 가정하여 에너지 방정식을 분리하고, 변형 경계와의 상호작용은 immersed boundary 노드를 기반으로 처리합니다. 경계 교차 에지로부터 immersed boundary 노드를 식별하고, 지역 법선선을 따라 보간해 속도 벡터를 재구성합니다. 검증은 직사각형 및 막 구조 탱크의 슬로싱에서 압력과 수면자유표면 변위를 시간 이력으로 비교하는 방식으로 수행됩니다.
관련 연구 성과
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1편
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연구 흐름
후속 연구에서는 기존 통합 지배방정식 기반 압력해석 코드를 탱크 경계의 이동·변형까지 포함하는 방향으로 확장했습니다. Cartesian 격자에 immersed boundary를 결합해 신속하게 경계를 반영하고, 전체 영역에서 단일 압력 포아송 방정식을 풀어 압축성 공기 영역과 액상 영역을 동시에 계산하도록 구성했습니다. 이후 직사각형 탱크와 막형 탱크의 슬로싱 사례로 검증을 수행하고, 압력과 파고의 시간 이력이 재현되는지 확인했습니다. 검증된 코드로 정현 또는 선회 운동 조건에서 공기 포켓의 맥동이 벽면 압력 하중의 수축·팽창 성분을 통해 지배됨을 분석했습니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
관련 논문
구분
제목
Simulation of a Pulsating Air Pocket in a Sloshing Tank Using Unified Conservation Laws and HCIB Method