While there have been a number of numerical and experimental studies to find the hydrodynamic coefficients and wave excitation forces of a floating horizontal circular cylinder, no complete analytical attempt has yet been made to estimate those coefficients and forces. Here, we present the analytical solutions to the problem of a horizontal circular cylinder. Instead of solving the cylinder problem directly, first, we solve the problem of a floating rectangular box analytically. Then, by mapping those solutions into the cylinder problem via Close-fit transformation, we obtain the desired results with a comparison to the existing numerical and experimental results. Regarding the wave excitation force, the analytical results of multipole expansion method are also compared together. Even though the multipole expansion have mostly been studied in numerical way, analytical method is introduced in this paper mathematically. Additionally, results for asymmetrically immersed cases are also presented by a composite function of Close-fit conformal mapping and parallel translation.
수평 원형 실린더의 유체 동역학적 계수와 파랑 가진력에 대해 수치 및 실험 연구가 대부분 이루어져 왔으나, 해석적인 연구결과는 거의 존재하지 않는다. 본 연구를 통해 수평 원형 실린더의 해석적 해를 제시하였다. 수평 원형 실린더의 해석적 해를 직접적으로 풀기 전에, 먼저 사각형 박스에 대한 해석적 해를 계산하였다. 그리고 Close-fit 등각사상함수를 이용하여 사각형 박스의 해석적 해를 원형에 대한 해로 변환하여 결과를 얻었고, 기존 수치 및 실험 결과와 비교해 보았다. 파랑 가진력의 경우, 기존 수치적 방법으로 연구되던 다중극법을 해석적인 식으로 유도해보았다. 실린더의 부분적 수몰 경우에 대해서도 Close-fit 등각사상함수와 좌표계 평행이동 함수의 합성을 이용하여 결과를 제시하였다.
