• 한국해양공학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.20-27
• /
• 2008

A moon-pool is a vertical well in a floating barge, drilling ship, or offshore support vessel. In this study, numerical simulation of two-dimensional moon-pool flaw coupled with a ship's motion in waves is carried out using a particle method, the so-called MPS method. The particle method, which is recognized as one of the gridless methods, was developed to investigate nonlinear free-surface motions interacting with structures. The method is more feasible and effective than convectional grid methods in order to solve a flaw field with complicated boundary shapes.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
• /
• 제6권4호
• /
• pp.1182-1196
• /
• 2014

In problems of global hydroelastic ship response in severe seas including the whipping problem, we need to know the hydrodynamic forces acting on the ship hull during almost arbitrary ship motions. In terms of ship sections, some of them can enter water but others exit from water. Computations of nonlinear free surface flows, pressure distributions and hydrodynamic forces in parallel with the computations of the ship motions including elastic vibrations of the ship hull are time consuming and are suitable only for research purposes but not for practical calculations. In this paper, it is shown that the slamming forces can be decomposed in two components within three semi-analytical models of water entry. Only heave motion is considered. The first component is proportional to the entry speed squared and the second one to the body acceleration. The coefficients in these two components are functions of the penetration depth only and can be precomputed for given shape of the body. During the exit stage the hydrodynamic force is proportional to the acceleration of the body and independent of the body shape for bodies with small deadrise angles.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
• /
• 제4권3호
• /
• pp.135-145
• /
• 2018

This paper deals with the added resistance of a ship in waves using computational fluid dynamics (CFD). The ship added resistance is one of the key considerations in the design of energy-efficient ship. In this study, the added resistance of a LNG carrier in head waves is computed using a CFD code to consider the nonlinearity and the viscous effects. The unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes equation (RANS) is numerically solved and the volume of fluid (VOF) approach is used to simulate the free surface flows. The length of incident wave varies from half the ship length to twice the ship length. To investigate the nonlinearity effect, both the linear wave condition and the nonlinear wave condition are considered. The heave and pitch motions are calculated along with the added resistance, and the wave contours are obtained. Grid convergence test is conducted thoroughly to achieve the converged motion and resistance values. The calculated results are compared and validated with experimental data.

• International Journal of Ocean System Engineering
• /
• 제1권1호
• /
• pp.37-45
• /
• 2011

The nonlinear free-surface motions interacting with a floating body were investigated using the Moving Particle Semi-implicit (MPS) method proposed by Koshizuka and Oka [6] for incompressible flow. In the numerical method, more realistic Lagrangian moving particles were used for solving the flow field instead of the Eulerian approach with a grid system. Therefore, the convection terms and time derivatives in the Navier-Stokes equation can be calculated more directly, without any numerical diffusion, instabilities, or topological failure. The MPS method was applied to a numerical simulation of predicting the efficiency of floating-type breakwater interacting with waves.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제29권4호
• /
• pp.114-131
• /
• 1992

본 논문은 2차원 자유표면파문제에서 시간영역해법을 이용하여 2차원 운동문제에 적용할 수 있는 수치해석을 하였다. 경계조건으로는 엄밀한 물체표면 경계조건과 비선형 자유표면경계 조건을 부과했다. 수치해를 구하는데는 코시이론을 이용하여 제2종 프레드흘름 경계적분방정식을 도출하고 이를 이산화시켜 처리하였다. 수치계산을 위해 전영역을 유한한 영역으로 제한하여야 한다. 제한된 영역에서 방사해의 부과를 위해 전영역을 수치해석영역과 외부영역으로 나누고, 외부영역의 해는 그린 제2정리를 이용하고, 선형자유표면조건을 만족하는 과도그린함수를 사용한다. 위의 그린 제2정리를 이용한 식으로 부터 초기조건, 선형 자유표면조건, 무한원방조건을 이용하여 단순화시킨 다음 포텐셜과 유동함수의 관계식으로 치환하면 비선형해와 정합할 수 있는 정합행렬을 구할 수 있다. 본 논문에서 개발한 정합방법을 이용하여 적용할 문제로서 첫째는 주상체가 상하동요, 수평동요하는 경우 계산이고 두번째로는 수면하에서 타원형실린더가 일정속도로 항진할 때 계산을 수행한 결과를 고차스펙트럴방법과 비교하였다.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제24권4호
• /
• pp.289-301
• /
• 2023

Developing a competent soil-bridge interaction model for the seismic analysis of piled foundation bridges is of utmost importance for investigating the seismic response and assessing fragility of these lifeline structures. To this end, ground motion histories are deemed necessary at various depths along the piles supporting the bridge. This may be effectively accomplished through time history analysis of a free-field standalone soil column extending from bedrock level to ground surface subjected to an input bedrock motion at its base. A one-dimensional site/ground response analysis (vide one-directional shear wave propagation through the soil column) is hence conducted in the present research accounting for the nonlinear hysteretic behavior of the soil stratum encompassing the bridge piled foundation. Two homogeneous soil profiles atop of bedrock have been considered for comparison purposes, namely, loose and dense sand. Analysis of the standalone soil column has been performed under a set of ten selected actual bedrock ground motions adopting a nonlinear time domain approach in an incremental dynamic analysis framework. Amplified retrieved PGA and maximum soil shear strains have been generally observed at various depths of the soil column when moving away from bedrock towards ground surface especially at large hazards associated with high (input) PGA values assigned at bedrock. This has been accompanied, however, by some attenuation of the amplified PGA values at shallower depths and at ground surface especially for the loose sand soil and particularly for cases with higher seismic hazards associated with large scaling factors of bedrock records.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제37권3호
• /
• pp.99-109
• /
• 2000

본 연구에서는 대파고 파랑 중을 항해하는 선박의 슬래밍 충격에 대한 선체 전체의 동적 탄성응답 해석법을 개발하였다. 선체구조는 전단효과를 고려하는 박판보 유한요소이론을 활용하였으며, 선체 각 단면에 작용하는 유체력은 통상의 선형 운동체 이론에 덧붙여 물체 경계의 비선형성을 고려하여 추정하였다. 즉 매 순간 선체와 파 입자간의 접수 형상을 고려하는 비선형 유체력 추정법을 모멘텀 슬래밍 이론에 근거하여 정식화하였다. 개발된 해석법의 검증을 위해 V형 단면 선형과 S-175 선형 모델을 대상으로 수치해석을 수행하였다. 시간 영역에 있어 각 단면에서의 파면에 대한 상대 변위 성분과 속도 성분들을 계산하였으며, 선체 중앙 단면에서의 굽힘 모멘트 값의 시간이력을 검토하였다.

• 대한조선학회 특별논문집
• /
• 대한조선학회 2005년도 특별논문집
• /
• pp.22-30
• /
• 2005

Sloshing loads, produced by the violent liquid free-surface motions inside the cargo tank have become an important design parameter in ship building industry since there have been demands for the increased sizes of the cargo containment system of LNG carriers. In this study, sloshing impact pressure acting on the shell of the spherical cargo tank of an LNG carrier as well as dynamic pressure and flow behavior around the pump tower located at the center of the tank have been calculated. Comparative numerical sloshing simulations for a spherical LNG tank using 2-D LR.FLUIDS which is based on the finite difference method and 3-D MSC.DYTRAN which is capable of calculating nonlinear fluid-structure interaction have been carried out. A method of calculating sloshing-induced dynamic loads and the subsequent structural strength analysis for pump tower of a spherical LNG carrier using MSC. DYTRAN and MSC.NASTRAN have been presented.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권11호
• /
• pp.1169-1176
• /
• 2011

액막류는 레이놀즈수 및 유동 안정성에 의해 파동이 없는 층류액막류, 파동을 동반한 층류 액막류 및 난류액막류로 구분된다. 파동액막류는 강한 비선형성에 의해 매우 복잡하여 기존에는 주로 실험적 연구가 진행되었다. 수치적 해석은 주로 파동이 없는 경우에 국한되었으며 여러 가지 자유표면 해석기법을 이용하여 평균액막두께를 예측하였다. 이 연구에서는 층류액막류의 파동현상을 레이놀즈수 20~1000 범위에서 수치해석하였다. 이 때, VOF 자유표면 해석기법에 기반한 여러 가지 수치방법을 비교 연구하였으며 평균액막두께, 파동속도 및 진폭을 실험결과와 비교하였다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제33권1호
• /
• pp.65-70
• /
• 2009

대수심의 유체운동을 포텐셜 운동으로 가정하여 자유수면의 거동을 신속히 해석하는 BEM 해석법과 구조물 근방에서 유체의 자유 수면 변화를 계산하기 위하여 NS방정식의 해석으로 CADMAS-SURF 기법을 결합하여 하이브리드 수치기법을 개발하였다. 하이브리드 해석법에서는 반사파를 고려해야 할 넓은 영역에서, 대수심의 영역은 BEM이, 천수역은 CADMAS-SURF가 계산하게 된다. 특히, 하이브리드 모델은 장시간에 걸친 불규칙파의 운동에 대해서는 단독의 CADMAS-SURF을 이용한 계산에 비해 거의 동일한 정확도로 월등히 신속하게 계산할 수 있다. 본 연구에서는 완경사 해저면을 가진 넓은 해역에서, 호안구조물에 내습하는 파랑의 처오름과 월파와 같은 강비선형 파랑장 계산에 결합해석모델을 적용하였다. 계산결과는 각각 토요시마(풍도(豊島))의 규칙과 처오름 실험과 고다(합전(合田))가 제안한 불규칙파의 월파량 산정도와 비교하였다.