Kim, Min-Gyu;Jung, Kwang-Hyo;Park, Sung-Boo;Lee, Gang-Nam;Park, Il-Ryong;Suh, Sung-Bu
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.33
no.2
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pp.131-138
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2019
This study focused on the roll motion characteristics of a two-dimensional (2D) rectangular floating structure under regular beam sea conditions. An experiment was conducted in a 2D wave tank for a roll free decay test in calm water and the roll motion in a range of regular waves with and without heave motion to investigate the motion response and heave influence on the roll motion. A numerical study was carried out using Reynolds-averaged Navier Stokes (RANS)-based CFD simulations. A grid convergence test was conducted to accurately capture the wave condition on the free surface based on the overset mesh and wave forcing method. It was found in the roll free decay test that the numerical results agreed well with the experimental results for the natural roll period and roll damping coefficient. It was also observed that the heave motion had an impact on the roll motion, and the responses of the heave and roll motion from the CFD simulations were in reasonable agreement with those from the experiment.
This study investigates flow fields and energy dissipation due to regular wave interaction with a perforated vertical breakwater, through velocity data measurement in a two-dimensional wave tank. As the waves propagate through the perforated breakwater, the incoming wave energy is reflected back to the ocean, dissipated due to very turbulent flows near the perforations and inside the chamber, and transmitted through the perforations of the breakwater. This transmitted energy is further reduced due to the presence of the perforated back wall. Hence most of the energy is either reflected or dissipated in the vicinity of the structure, and only a small amount of the incoming wave energy is transmitted through the structure. In this study, particle image velocimetry (PIV) technique was employed to measure two-dimensional instantaneous velocity fields in the vicinity of the structure. Measured velocity data was treated statistically, and used to calculate mean flow fields, turbulence intensity and turbulent kinetic energy. For investigation of the flow pattern, time-averaged mean velocity fields were examined, and discussed using the cross-sections through slot and wall for comparison. Flow fields were obtained and compared for various cases with different regular wave conditions. In addition, turbulent kinetic energy was estimated as an approach to understand energy dissipation near the perforated breakwater. The turbulent kinetic energy was distributed against wave height and wave period to see the dependence on wave conditions.
Lee, DongHyun;Jeon, MyungJun;Nguyen, Van Minh;Yoon, Hyeon Kyu
Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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v.2
no.3
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pp.136-149
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2016
Green water impact occurs frequently on offshore platform due to waves with a height greater relative to the freeboard of the structure. This phenomenon exerts a large impact load on the deck. In this paper, offshore platform models with green water protectors of various shapes were fixed to the center of a 3D wave tank to measure the impact pressure acting on the various points on deck and protectors. The impact pressure distribution differed depending on the protector shape, and various patterns of wave creeping up the protector were observed. The protector shape that exerted the lowest pressure impact on the deck will be useful in the deck design of offshore platform, and the model test results will be expected to be used for designers to select the best protector form.
We discuss the bi - stability that is possibly exhibited by a liquid free surface in a parametrically - driven two-dimensional (2D) rectangular tank with finite liquid depth. Following the method of adaptive mode ordering, assuming two dominant modes and retaining polynomial nonlinearities up to third-order, a nonlinear finite-dimensional nonlinear modal system approximation is obtained. A "continuation method" of nonlinear dynamics is then used in order to elicit efficiently the instability boundary in parameters' space and to predict how steady surface elevation changes as the frequency and/or the amplitude of excitation are varied. Results are compared against those of the linear version of the system (that is a Mathieu-type model) and furthermore, against an intermediate model also derived with formal mode ordering, that is based on a second - order ordinary differential equation having nonlinearities due to products of elevation with elevation velocity or acceleration. The investigation verifies that, in parameters space, there must be a region, inside the quiescent region, where liquid surface instability is exhibited. There, behaviour depends on initial conditions and a wave form would be realised only if the free surface was substantially disturbed initially.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.27
no.1
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pp.63-77
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2015
Tsunami take away life, wash houses away and bring devastation to social infrastructures such as breakwaters, bridges and ports. The coastal structure targeted object in this study can be damaged mainly by the wave pressure together with foundation ground failure due to scouring and liquefaction. The increase of excess pore water pressure composed of oscillatory and residual components may reduce effective stress and, consequently, the seabed may liquefy. If liquefaction occurs in the seabed, the structure may sink, overturn, and eventually increase the failure potential. In this study, the bore was generated using the water level difference, its propagation and interaction with a vertical revetment analyzed by applying 2D-NIT(Two-Dimensional Numerical Irregular wave Tank) model, and the dynamic wave pressure acting on the seabed and the surface boundary of the vertical revetment estimated by this model. Simulation results were used as input data in a finite element computer program(FLIP) for elasto-plastic seabed response. The time and spatial variations in excess pore water pressure ratio, effective stress path, seabed deformation, structure displacement and liquefaction potential in the seabed were estimated. From the results of the analysis, the stability of the vertical revetment was evaluated.
Many kinds of generation systems have been developed to use ocean energy. Among these, with the use of an oscillating water column (OWC) for power generation is attracting attention. The OWC-type wave power generation system converts wave energy into electricity by operating a generator turbine with the oscillating water level in a column of water. There are two ways to convert wave power into electricity using an OWC. One uses a cross-flow turbine using the water level inside the OWC. The other method uses the flow of air in a Wells turbine, which depends on the water level. An experiment was carried out using a 2-D wave tank in order to minimize the number of empirical tests. The design factors were taken from Koo et al. (2012) and the experimental environment assumed by free surface motion. This paper deals with characteristics of two types of wave energy conversion systems combine with a breakwater. One model uses an air-driven Wells turbine and a cross-flow water turbine. The other type uses a cross-flow water turbine. Wave energy converters with OWCs have mostly been studied using air-driven Wells turbines. The efficiency of the cross-flow turbine was about 15% higher than that of the other model, and the water level of the OWC internal chamber for the cross-flow water turbine and air-driven Wells turbine was less than about 40% lower than the one using only the cross-flow water turbine.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.8
no.1
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pp.37-43
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1996
Breaking waves were generated in a 2-D flume. A piston-type wavemaker was operated in accordance with signals which consist of elementary harmonics with appropriate phase differences. These phase differences were estimated by using a linear wave theory so that wave crests were to be concentrated at the same position. The stroke of wavemaker was controlled to create plunging-type breaking waves. The signal with small amplitude could not generate breaking waves. In the case of moderate amplitudes, various breaking waves could be obtained. Most of breaking waves were spilling type. Only when the wavemaker was operated with appropriate amplitude, plunging-type breaking waves were generated. The parameters of breaking waves are the wave steepness and the frequency bandwidth. If the central frequency was low, breaking waves were not generated. Based on experimental data, we found that the wave height of breaking inception was H = 0.0113 gT$^2$. We also made computations by using a mixed Euler-Lagrangian scheme under the assumption of potential flow. The numerical results show good agreements with tank measurements.
Park, Dong-Kook;Han, Tae-Kyoung;Park, In-Yong;Yoon, Chun-Su
Journal of Navigation and Port Research
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v.28
no.6
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pp.497-501
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2004
In this paper, it is presented a level sensor for measuring a level of the contents of cargo tank using frequency modulated continuous wave(FMCW). The frequency range is 10∼11 GHz, the radar cross section(RCS) of test target is $0.8\textrm{m}^2$ of metal plate. The experiment is performed in laboratory and open ground, the sweep time of the signal is 100 ms, the pyramidal horn antenna of about 22 dBi gain is used, and input power of antenna is about 8 dBm The beat frequency according to the target moving to 40 m is measured. There is a good agreement between measured and calculated results. But the resolution of the FMCW radar is measured about 10 cm due to nonlinear of voltage controlled oscillator(VCO).
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.31
no.5B
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pp.483-489
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2011
In this study, the coupled-numerical model has been newly developed to investigate numerically scouring and deposition around a coastal structure like a submerged breakwater using a numerical wave model and a lagrangian particle model for sand transport. As a numerical wave model, LES-WASS-2D (Hur and Choi, 2008) is adopted. The model is able to consider the flow through a porous midium with inertial, laminar and turbulent resistance term and determine the eddy viscosity with LES turbulence model. Distinct element method (Cundall and Strack, 1979), which is able to apply to many dynamical analysis of particulate media, as a lagrangian particle model for sand transport is newly coupled to the numerical wave model. The numerical simulation has been carried out to examine the scour problem in front of an impermeable submerged breakwater using the newly coupled-numerical model. The numerical results has been compared qualitatively with an existing experimental data and then its applicability has been discussed.
Lee, Kwang Ho;Kim, Chang Hoon;Kim, Do Sam;Yeh, Harry;Hwang, Young Tae
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.3B
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pp.289-301
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2009
In this work, wave run-up heights and resultant wave forces on a vertical revetment due to tsunami (solitary wave) are investigated numerically using a numerical wave tank model called CADMAS-SURF (CDIT, 2001. Research and Development of Numerical Wave Channel (CADMAS-SURF). CDIT library, No. 12, Japan.), which is based on a 2-D Navier-Stokes solver, coupled to a volume of fluid (VOF) method. The third order approximate solution (Fenton, 1972. A ninth-order solution for the solitary wave. J. of Fluid Mech., Vol. 53, No.2, pp.257-271) is used to generate solitary waves and implemented in original CADMAS-SURF code. Numerical results of the wave profiles and forces are in good agreements with available experimental data. Using the numerical results, the regression curves determined from the least-square analysis are proposed, which can be used to determine the maximum wave run-up height and force on a vertical revetment due to tsunami. In addition, the capability of CADMAS-SURF is demonstrated for tsunami wave forces acting on an onshore structure using various configuration computations including the variations of the crown heights of the vertical wall and the position of the onshore structure. Based on the numerical results such as water level, velocity field and wave force, the direct effects of tsunami on an onshore structure are discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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