This paper proposes an effective inertia coefficient (EIC) in the Morison equation for better wave-force calculations. The OC4 semi-submersible floating offshore wind turbine (FOWT) platform was considered to test the feasibility. Large diffraction at large Keulegan-Carpenter (KC) numbers and the interaction between columns can result in errors in estimating the wave force using the Morison equation with a theoretical inertia coefficient, which can be corrected by the EIC as a function of the wave period and direction. The horizontal and vertical wave forces were calculated using the Morison equation and potential theory at each column, wave period, and wave direction. The EICs of each column were then obtained, resulting in a minimal difference between the Morison inertia force and the wave excitation force by the potential theory. The EICs, wave forces, phase angles, and dynamic motions were compared to confirm the feasibility of an EIC concept under regular and random waves.
In this paper, the wave and current forces acting on cylinders are investigated by theoretical and experimental methods. The models used are one-cylinder, four-cylinder and semi-submersible types. The theoretical investigations are carried out by the Morison equation and three dimensional source distribution method to calculate exciting forces in waves with and without currents. The experimental investigations are carried out in the wave tank which can generate currents in both directions. In these tests, the models have been exposed to the regular waves with and without currents. It is shown that the exciting forces acting on the one-cylinder or four-cylinders can be approximately estimated by the Morison equation and also by the diffraction theory. However, the Morison equation seems to be not appropriate to estimate the exciting forces on the present type of semi-submersible.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.12
no.1
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pp.733-742
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2020
Taking the cylindrical float of the floating fence of a floating litter collection device as the research object, based on the shallow immersion characteristics of the cylindrical float, the Morison equation is modified, and the interaction between regular waves and the partially immersed horizontal cylindrical float is discussed in combination with scale model test. The results show that the modified Morison equation can accurately predict the wave force of the horizontal cylindrical float and reveal the influence of amplitude, immersion depth and period on the wave force of the cylindrical float. For partially immersed cylindrical floats, the wave force increases with the increase in wave height and decays with the increase in period. The positive value distribution of the wave force is larger than that of the negative direction, and the difference between the positive and negative directions is mainly affected by the immersion depth.
Seo, Sung-Il;Mun, Hyung-Seok;Lee, Jin-Ho;Kim, Jin-Ha
Journal of the Korean Society for Railway
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v.17
no.6
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pp.397-401
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2014
In order to rationally design a new conceptual submerged floating railway, prediction of wave forces applied to the structure is very important. In this paper, equations to calculate such forces based on hydrodynamic theories were proposed and model tests were carried out. Inertia forces and drag forces, calculated using Morison's equation and the linear small amplitude wave theory, were in good agreement with the results from model tests conducted in a wave making tank. Drag forces were negligible compared with inertia forces. Also, wave forces showed linear variation with the changing wave heights. It was revealed that the linear wave theory and Morison's equation can give a simple and useful solution for the prediction of wave forces in the initial design stage of a submerged floating railway.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.718-733
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2021
A prediction method, based on the Morison equation as well as Froude-Krylov formula, is presented to simulate the loads acting on the columns and caissons of the semi-submersible platform induced by Internal Solitary Wave (ISW) respectively. Combined with the experimental results, empirical formulas of the drag and inertia coefficients in Morison equation can be determined as a function of the Keulegan-Carpenter (KC) number, Reynolds number (Re) and upper layer depth h1/h respectively. The experimental and calculated results are compared. And a good agreement is observed, which proves that the present prediction method can be used for analyzing the ISW-forces on the semi-submersible platform. Moreover, the results also demonstrate the layer thickness ratio has a significant effect upon the maximum horizontal forces on the columns and caissons, but both minimum horizontal and vertical forces are scarcely affected. In addition, the incoming wave directions may also contribute greatly to the values of horizontal forces exerted on the caissons, which can be ignored in the vertical force analysis.
Kim, Do-Sam;Kyung, Kab-Soo;Lee, Yoon-Doo;Woo, Kyung Hwan
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.29
no.2
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pp.149-159
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2016
In this study, the solitary wave-induced tsunami force acting on an onshore bridges in coastal area was numerically modelled by means of TWOPM-3D based on Navier-Stokes solver and VOF method which can track free surface effectively. The validity of numerical analysis was verified by comparing the experimental tsunami bore force acting on vertical wall and column structure. In particular, the characteristics of tsunami force with the changing tsunami intensity were surveyed through numerical experiments. The availability of 3-dimensional numerical analysis was reviewed through the comparison between the existing numerical results and design criteria for each drag force coefficient by applying Morison equation considering only drag force. As reasonable and high-precision estimation method of tsunami force, it was suggested to apply the estimation method taking drag and inertial force into consideration at the same time.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.7
no.3
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pp.223-228
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1987
An efficient method for the calculation of wave forces on a tension leg platform(TLP) is presented in this paper. It is based on the Morison's equation with two corrective terms. One is the reduction of the inertia forces on the vertical columns in order to include the wave diffraction effect particularly for small wave conditions. The other is the inclusion of the hydrodynamic forces acting at the bottoms of the columns. Numerical studies are carried out for a TLP in 1000 ft water with two different wave heading angles($0^{\circ}$ and $45^{\circ}$). The reponse amplitude operators(RAO's) for the TLP motions and top tether tension variations are obtained by the present method and the theoretically more accurate method based on the diffraction theory. A comparison has been made between the results obtained by two methods.
This paper investigates the problem of random analysis of fixed structures which are influenced by waves and current. Morison eqution was employed to deal with the wave and current load. The wave kinematics are randomly generated from the wave spectrum. The necessary statistics are calculated from the resulting response time history. The simulation results are turned out to be very sensitive to the simulation technique.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.34
no.7
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pp.997-1008
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2010
The mooring line tension and motion response of a floating fish reef system were analyzed using a Morison equation type numerical model. The reef structure was constructed with pipe and suspended up from the bottom with a single, high tension mooring. Input forcing parameters into the model consisted of both regular and random waves, with and without currents. Heave, surge and pitch dynamic calculations were made, along with the tension response in the mooring lines. Results were analyzed in both the time and frequency domains and where appropriate, linear transfer functions were calculated. In addition, damped and natural periods of the system were determined to examine a resonating situation.
In this paper a comprehensive study for the structural control of Jacket platform with Magneto-Rheological (MR) damper is presented. The control is implemented as a closed loop feedback of the applied voltage in the MR Damper using fuzzy logic. Nine cases of combinations with MR damper are presented to complete the work. The selection of the MR damper (RD 1005-3) is based on the operating parameters (i.e., the range of frequency and displacement). Bingham model is used to obtain the control forces. The damping co-efficient of the model is obtained using empirical relationship between the voltage in the MR damper and input velocity from the structural members. The force acting on the structure is obtained from Morison equation using P-M spectrum. The results show that the reliable control was obtained when there was a continuous connection of multiple MR dampers with the lower levels of the structure. Independent MR dampers at different levels provided control within a range, while the MR dampers placed at alternate positions gave very high control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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