• 제목/요약/키워드: Free Wake Method

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A hybrid method for predicting the dynamic response of free-span submarine pipelines

  • Li, Tongtong;Duan, Menglan;Liang, Wei;An, Chen
    • Ocean Systems Engineering
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    • 제6권4호
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    • pp.363-375
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    • 2016
  • Large numbers of submarine pipelines are laid as the world now is attaching great importance to offshore oil exploitation. Free spanning of submarine pipelines may be caused by seabed unevenness, change of topology, artificial supports, etc. By combining Iwan's wake oscillator model with the differential equation which describes the vibration behavior of free-span submarine pipelines, the pipe-fluid coupling equation is developed and solved in order to study the effect of both internal and external fluid on the vibration behavior of free-span submarine pipelines. Through generalized integral transform technique (GITT), the governing equation describing the transverse displacement is transformed into a system of second-order ordinary differential equations (ODEs) in temporal variable, eliminating the spatial variable. The MATHEMATICA built-in function NDSolve is then used to numerically solve the transformed ODE system. The good convergence of the eigenfunction expansions proved that this method is applicable for predicting the dynamic response of free-span pipelines subjected to both internal flow and external current.

와추적 위상평균 기법을 이용한 원주후류의 PIV측정 (PIV Measurement of Circular Cylinder Wake Using Vortex Tracking Phase-Average Technique)

  • 김경천;윤상열;김상기;부정숙
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제25권7호
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    • pp.915-922
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    • 2001
  • A new phase-average technique using instantaneous velocity fields obtained by a PIV method has been developed. The technique tracks vorticity centers and estimates the value of circulation for a chosen domain. The locations of vortex-centers and the magnitudes of circulation are matched together then showing a sine wave feature due to the periodic vortex shedding from the circular cylinder. Ensemble averaged and phase averaged velocity fields are successfully measured for the circular cylinder wake where Reynolds number is 3900 based on free stream velocity and cylinder diameter. The convection velocities of the vortices center and the vortex shedding frequency were measured by a single hot-wire probe.

전진 비행하는 탠덤로터의 간섭효과에 대한 수치적 연구 (Numerical Investigation on Interference Effects of Tandem Rotor in Forward Flight)

  • 이재원;오세종;이관중;김덕관
    • 한국항공우주학회지
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    • 제37권7호
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    • pp.615-626
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    • 2009
  • 본 논문에서는 전진 비행하는 탠덤로터의 로터 겹침에 의한 간섭효과에 대해 연구하였다. 기 개발된 시간전진 자유후류 모델이 고려된 비정상 패널 코드는 후류와 깃(blade)이 아주 근접한 경우에 불안정성이 발생하였다. 이를 제거하기 위해서 장속도기법을 적용하여 코드를 개선하였다. 개선된 코드를 이용하여 전진 비행하는 탠덤로터의 상호작용에 가장 큰 영향을 미치는 인자인 로터 간격과 전진비에 따른 파라메타 연구를 수행하였다. 공력성능의 비교를 통해 겹침유도동력계수는 일정한 전진비 이후에는 로터 사이의 수평 거리의 영향은 거의 받지 않으며, 수직 거리의 제곱에 반비례하는 것을 알 수 있었다. 또한 전진비가 증가함에 따라 겹침유도동력계수는 증가하다가 감소하는 경향을 보였다.

자유수면에 접한 원형실린더 주위의 유동계측 (Flow Characteristics around a Circular Cylinder according as the Depth from Free Surface)

  • 손창배;김옥석;오우준;이창우;이경우
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2010년도 춘계학술대회
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    • pp.389-391
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    • 2010
  • 자유수면에 접한 원형실린더는 후류유동에 변화를 초래한다. 이를 위해 희류수조의 수면하 깊이를 변화시키며 $Re=1.0\times10^3$에서 순간유동장을 계측하여 실험을 통하여 그 영향을 조사하였다. 계측된 결과는 상호상관 PIV기법을 이용하여 원형실린더의 2차원 유동특성을 알아보기 위하여 상호 비교하였다. 자유수면에 의한 원형실린더 주변유동은 후류에 영향을 미친다. 특히 d=l.0D의 경우에 있어서 경계층은 전체 영역에 걸쳐 분포하였다. 원형실린더의 박리점과 경계층은 수심의 깊이에 따라 제어가 가능하였다.

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자유수면에 인접한 원형실린더형 몰수체 주위의 유동특성에 관한 연구 (On the Flow Characteristics around a Circular Cylinder according as the Water Depth from the Free Surface)

  • 김옥석;손창배;이경우
    • 한국항해항만학회지
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    • 제34권5호
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    • pp.331-336
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    • 2010
  • 원형실린더가 균일한 유입유동에서 자유수면 으로부터 깊이를 달리했을 경우 박리점, 경계층 및 칼만 와열의 주기 등의 변화로 인하여 시스템 전체 에너지에 변화를 초래한다. 본 연구에서는 원형실린더의 침수 깊이를 변화시키며 $Re=1.0{\times}10^3$에서 유동장을 계측하였다. 2차원 그레이 레벨 상호상관 PIV기법을 이용하여 원형실린더 주위의 유동특성을 알아보기 위하여 상호 비교하는 방법을 적용하였다. 자유수면의 점성과 마찰에 의해 발생하는 원형실린더 주변유동은 경계층을 변화시키고 후류유동에 교란을 일으킨다. 특히, 몰수체의 깊이가 d=1.0D의 경우에 있어서 경계층의 변화가 후류로 길게 형성되었다. 원형실린더의 깊이가 d=1.5D에서부터 자유수면의 영향이 감소하고 칼만 와열이 발달하였다.

Toward a More Complete Analysis for Fluid-Structure Interaction in Helicopters

  • Kim, Kyung-Hwan;Shin, Sang-Joon;Lee, Jae-Won;Yee, Kwan-Jung;Oh, Se-Jong
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제7권2호
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    • pp.110-120
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    • 2006
  • There have been developed many structural and fluid rotorcraft analysis models in rotorcraft community, and also lots of investigations have been conducted to combine these two models. These investigations turn out to be good at predicting the airloads precisely, but they have not taken the blade nonlinear deflection into account. For this reason, the present paper adopts a sophisticated structural model which can describe three-dimensional nonlinear deflection of the blade. And it is combined with two types of aerodynamic model. First one is generalized Greenberg type of finite-time aerodynamic model, which is originally established for a fixed wing, but later modified to be suitable for coupled flap-lag-torsional aeroelastic analysis of the rotor blade. Second aerodynamic model is based on the unsteady source-doublet panel method coupled with a free wake model. The advantages of the present method are capabilities to consider thickness of the blade and more precise wake effects. Transient responses of the airloads and structural deflections in time domain are mainly analyzed in this paper.

대기경계층 내에 놓인 실린더의 자유단 형상변화가 후류유동에 미치는 영향에 관한 연구 (Effect of Free End Shape on Wake Structure Around a Finite Cylinder Located in an Atmospheric Boundary Layer)

  • 박철우;이상준
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제27권1호
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    • pp.105-116
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    • 2003
  • The flow structure around the free end of a finite circular cylinder (FC) embedded in an atmospheric boundary layer (ABL) over open terrain was investigated experimentally with varying the free end shape. The experiments were carried out in a closed-return type subsonic wind tunnel. A finite cylinder with an aspect ratio (L/D) of 6 was mounted vertically on a long flat plate. The Reynolds number based on the cylinder diameter is about Re=7,500. The velocity fields near the FC free end were measured using the single-frame double-exposure PIV method. As a result, for the FC with a right-angled free end, there is a peculiar vortical structure, showing counter-rotating twin vortices near the FC free end. It is caused by the interaction between the entrained irrotational fluids from both sides of FC and the downwash flow from the FC free-end.

Calculation of Wavemaking Resistance of High Speed Catamaran Using a Panel Method

  • Lee, Seung-Joon;Joo, Young-Ryeol
    • Journal of Hydrospace Technology
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    • 제2권2호
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    • pp.36-43
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    • 1996
  • In this work, a panel method is described, which cart solve the flow field round a surface-piercing body that experiences lift and wave resistance. As the body boundary condition, a Dirichlet type is employed, and as the free surface boundary condition the Poisson type is implemented, while in its discretization Dawson's 4-point upwind difference scheme is utilized, and as the Kutta condition a Morino-Kuo type is chosen. As to the type of singularity, source panels are distributed on the free surface, and source and dipole panels on the body surface, and dipole panels on the wake surface. For a sample run, a catamaran of the parabolic Wigley hull is chosen, for which experimental data are available, and the predictions by the numerical means and by the experiment are compared for a wide range of parameters.

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전진비행하는 회전익기 로터의 평균 유입류 예측기법 연구 (Investigation on Prediction Methods for a Rotor Averaged Inflow in Forward Flight)

  • 황창전;정기훈
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.124-129
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    • 2007
  • 동 연구에서는 전진비행하는 로터의 평균 유입류 예측기법 중 Drees 선형모델, 몇가지 변형된 형태의 Mangler & Squire 모델을 서로 비교하여 각 유입류 모델의 특성을 알아내고, KARI 자체 자유후류기법 코드의 해석결과를 함께 비교하여 각 유입류 예측기법의 특성을 파악하였다. 각 예측기법의 비교를 위해 유입류 실험치가 존재하는 로터에 대하여 전진비 0.15, 0.23 및 0.30의 3가지 비행조건을 적용하여 예측한 결과를 비교 분석하였다. Drees 모델의 경우 비교적 실험치에 근접하게 예측하나, 선형모델의 한계로 인해 유입류의 비균일성을 모델링하기에는 미흡하며, Mangler & Squire 모델은 끝단을 제외하고는 비교적 실험치에 근접하게 예측함을 알 수 있었으며, KARI의 자유후류기법은 유입류의 비균일성을 매우 잘 예측하나, 동체에 의한 올려흐름 효과, 후퇴부에서의 동적실속 효과 등의 추가 고려가 필요함을 알 수 있었다.

비정렬 격자 직접모사법을 이용한 희박 유동과 측면 제트의 상호 작용에 관한 연구 (DSMC Calculation of the Hypersonic Free Stream and the Side Jet Flow Using Unstructured Meshes)

  • 김민규;권오준;안창수
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2004년도 춘계 학술대회논문집
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    • pp.126-131
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    • 2004
  • The interaction between the hypersonic free stream and the side jet flow at high altitudes is investigated by direct simulation Monte Carlo(DSMC) method. Since there is a great difference in density between the free stream and the side jet flow, the weighting factor technique which could control the number of simulation particles, is applied to calculate these two flows simultaneously. Chemical reactions are not considered in the calculation. For validation, the corner flow passing between a pair of plates that are perpendicularly attached is solved. The side jet flow is then injected into this comer flow and solution is found for the merged flow. Results are compared with the experiments. For a more realistic rocket model, the flow past a blunted cone cylinder shape is solved. The leeward or windward jet injection is merged with this flow. The effect on the rocket surface is observed at various flow angles. The lambda effect and the wake structure are found like low attitudes. High interaction between the free stream and the side jet flow is observed when the side jet is injected in the windward direction.

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