동특성 기반 유체-구조 연성의 부가 질량 효과 분석을 위한 변수 선정에 관한 연구 = Study on Analysis Variables of Added Mass Effect by Fluid-structure Interaction based on Dynamic Characteristics

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 유체가 포함된 압력용기의 유체-구조 상호작용과 관련된 지배 방정식에 대해 파악하고, 유한요소해석을 통해 지정한 파라미터를 기반으로 동특성의 변화에 대한 경향성을 분석하고자 한다. 이를 위해 주파수 도메인에서의 활용도가 큰 Acoustic 요소를 통해 유체를 모델을 구축하였으며, 선정 파라미터를 기반으로 모드 분석을 통해 동특성 변화를 고찰하고자 한다. 이때 변수는 구조 대비 유체의 두께, 구조물의 밀도 및 강성을 변수를 선정하였다. 해당 변수는 동축 실린더의 형상 변화나 활용도가 높은 재료 물성을 상하한으로 선정하였다. 결론적으로 구조 대비 유체의 두께비가 작을수록 고유진동수 감소 효과가 두드러지며, 또한 압력용기의 영률 변화는 동특성 변화에 기여하지 않는 것으로 확인된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this research, we derive equations related to the fluid-structure interaction of pressure vessels containing fluids from previous research. Moreover, we analyze the changes in the dynamic characteristics based on parameters specified through the dimensions and material properties of the pressure vessel. A fluid is composed of acoustic elements that are adaptable in the frequency domain, and changes in the dynamic characteristics are examined through mode analysis based on the selected parameters. Specifically, the variables selected include the thickness of the fluid compared to the structure, the density, and the stiffness of the pressure vessel. These are selected as the upper and lower limits of the various arrangements of each cylinder and the variation of the material property’s value. In conclusion, the smaller the ratio of the thickness of the fluid to the structure, the more noticeable the natural frequency reduction effect (or added mass effect), and it is also confirmed that the change in Young's modulus of the pressure vessel does not contribute to the change in the dynamic characteristics in terms of reducing natural frequencies.