A finite element model is developed for dynamic response prediction of floating offshore wind turbine systems considering coupling of wind turbine, floater and mooring system. The model employs Morison's equation with Srinivasan's model for hydrodynamic force and a non-hydrostatic model for restoring force. It is observed that for estimation of restoring force of a small floater, simple hydrostatic model underestimates the heave response after the resonance peak, while non-hydrostatic model shows good agreement with experiment. The developed model is used to discuss influence of heave plates and modeling of mooring system on floater response. Heave plates are found to influence heave response by shifting the resonance peak to longer period, while response after resonance is unaffected. The applicability of simplified linear modeling of mooring system is investigated using nonlinear model for Catenary and Tension Legged mooring. The linear model is found to provide good agreement with nonlinear model for Tension Leg mooring while it overestimates the surge response for Catenary mooring system. Floater response characteristics under different wave directions for the two types of mooring system are similar in all six modes but heave, pitch and roll amplitudes is negligible in tension leg due to high restraint. The reduced amplitude shall lead to reduction in wind turbine loads.
This paper describes an investigation how to carry out model tests of deepwater moorings exceeding the basin depth range. A hybrid mooring model, a combination of mooring lines scaled model and a couple of linear springs, is taken into account as an equivalent substitute of a full depth mooring system. Such an idea is applied to the model test of an OTEC mooring system to be installed in 1000m deep ocean. A 1/25 scaled model test of surface vessel and the upper part of mooring system is performed at ocean engineering basin. Possibility and limitation of the hybrid mooring modeling is discussed.
A series of forced oscillation tests on a model mooring chain was carried out to investigate dynamic tension characteristics. The model test was conducted at two different water depths to gather basic data for a 'truncated mooring test' and 'hybrid mooring test'. The truncated and hybrid mooring tests are important for overcoming the limitation of water depth that existed in previous model tests. The resultant tension RAO provides a good possibility of approximation of dynamic tension by equivalent weight adjustment for different water depths. Because the hybrid mooring test is an adequate combination of model test and simulation, an accurate simulation model for the mooring system is essential. The simulation results show good agreement with model test results.
A series of forced oscillation test on model mooring chain was carried out to investigate dynamic tension characteristics. The model test was conducted at two different water depth to gather basic data for 'truncated mooring test' and 'hybrid mooring test'. The truncated and hybrid mooring test are highly recommended to overcome the limitation of water depth in model test recently. The resultant tension RAO gives good possibility of approximation of dynamic tension by equivalent weight adjustment for the ratio of water depth in different water depth. Because the hybrid mooring test is the adequate combination of model test and simulation, accurate simulation model on mooring system is essential. The simulation results show good agreement with model test results.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제12권1호
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pp.810-818
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2020
A moored floating structure may exhibit resonant motion responses to low-frequency excitations. Similar to the resonant responses of many vibration systems, the motion amplitude of a moored floating structure is significantly affected by the damping of the entire system. In such cases, the damping contributed by the mooring lines sometimes accounts for as much as 80% of the total damping. While the damping induced by catenary mooring lines is well-investigated, few studies have been conducted on the damping induced by taut mooring lines, especially one partly embedded in soil. The present study develops a simple but accurate model for estimating the damping contributed by mooring lines. A typical type of taut mooring line was used as the reference and the hydrodynamic drag force and soil resistance were taken into consideration. The proposed model was validated by comparing its predictions with those of a previously developed model and experimental measurements obtained by a physical model. Case studies and sensitivity studies were also conducted using the validated model. The damping induced by the soil resistance was found to be considerably smaller than the hydrodynamic damping. The superposition of the wave frequency motion on the low-frequency motion was also observed to significantly amplify the damping induced by the mooring lines.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제13권1호
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pp.433-449
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2021
In this study, a newly enhanced Fluid-Structure Interaction (FSI) model which incorporates mooring lines was used to simulate a floating structure. The model has two parts: a Computational Fluid Dynamics (CFD) model and a mooring model. The open-source CFD OpenFOAM® v1712 toolbox was used in the present study, and the convergence criteria and relaxation method were added to the computational procedure used for the OpenFOAM multiphase flow solver, interDyMFoam. A newly enhanced, tightly coupled solver, CoupledinterDyMFoam, was used to decrease the artificial added mass effect, and the results were validated through a series of benchmark cases. The mooring model, based on the finite element method, was established in MATLAB® and was validated against a benchmark analytical elastic catenary solution and numerical results. Finally, a model which simulates a floating structure with mooring lines was successfully constructed by connecting the mooring model to CoupledinterDyMFoam.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권5호
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pp.690-699
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2011
A numerical model analysis was performed to analyze the stability of the mooring lines of an automatic submersible fish cage system in waves and currents. The fish cage system consisted of a 12-angled rigid frame, net cage, cover net, 12 upper floats, 12 tanks(for fixed and variable ballast), mooring lines, anchors, and a control station. Simulations were performed with the cage at the surface of the water and at a depth of 20 m. A Morison equation type model was used for simulations of the system in two configurations. The force parameters described both regular and random waves, with and without currents, and their values were input to the model. Mooring tension calculations were conducted on the mooring lines, grid lines and lower bridle lines of the cage. The stability of the mooring lines was checked under both static and dynamic conditions.
In this paper, a compliant buoy mooring system of a floating cylindrical structure in shallow water depth is studied experimentally. The compliant buoy mooring system consists of four buoys, vertical mooring legs and horizontal mooring lines. A series of model test were carried out at KRISO ocean engineering basin for various mooring parameters; line length, pretension of mooring leg and mooring layouts and environmental conditions; regular and irregular waves combined with current and wind. The mooring line tensions and 6-DOF motions of the floating structure were measured using water-proof load cells and 3 CCD camera system. The results of a series of model tests were discussed on nonlinear motion behaviors of the floating structure and characterisitics of cumulative distributions of mooring line peak tensions.
A numerical model analysis was performed to analyze the motion and mooring tension response of submersible fish cage systems in irregular waves and currents. Two systems were examined: a submersible cage mooring with a single, high tension mooring and the same system, but with an additional three point mooring. Using a Morison equation type model, simulations of the systems were conducted with the cage at the surface and submerged. Irregular waves(JONSWAP spectrum) with and without a co-linear current with a magnitude of 0.5m/s were simulated into the model as input parameters. Surge, heave and pitch dynamic calculations were made, along with tension responses in the mooring lines. Results were analyzed in both the time and frequency domains and linear transfer functions were calculated.
본 연구의 목적은 농어촌 체험에 영향을 미치는 요인을 통합된 PPM모델(unified push-pull-mooring model)을 적용하여 탐색하는 것이다. 이론적인 모델은 PPM을 근간으로 하여 새로운 변수들을 도입한 통합된 PPM모델이다. 새롭게 도입된 변수 중 pull 요인은 체험이론과 ServQual 모형을 바탕으로 재구성하였다. 종속변수는 고객 만족을 설정하였다. 가설은 다음과 같이 설정하였다. Push 요인은 체험 만족에 부(-)의 영향을 미치고, Pull 요인인 체험요소와 체험품질은 체험 만족에 정(+)의 영향을 미칠 것이다. 또한, mooring 요인은 체험 만족에 부(-)의 영향을 미칠 것이다. 본 연구의 연구 모형을 314개 설문데이터를 기반으로 하여 구조방정식으로 검정하였다. 연구 결과 Pull 요인인 체험품질은 체험 만족에 정(+)의 영향을 미쳤다. Mooring 요인은 체험의도에 부(-)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 하지만, push 요인과 체험 만족 간, 체험요소와 체험 만족 간에는 유의한 영향 관계가 검정되지 않았다. 이러한 연구 결과는 이론적으로는 농어촌 체험에 있어서 기존의 pull, push 요인 위주의 분석에서 나아가 심리적인 mooring 요인도 체험에 중요한 영향을 미친다는 것을 검정하였다. Pull 요인으로 도입된 체험요소와 체험품질을 바탕으로 제안된 통합된 PPM모델이 유용한 분석의 틀이 될 수 있음을 검정하였다. 실무적으로는 농어촌 체험을 활성화시키기 위해 어떠한 요소에 전략적으로나 마케팅적으로 집중해야 하는지에 대한 시사점을 제공할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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