Unsteady nonlinear wave motions on the free surface over a plane beach of constant slope are numerically simulated using a finite difference method in rectangular grid system. Two-dimensional Navier-Stokes equations and the continuity equation are used for the computations. Irregular leg lengths and stars are employed near the boundaries of body and free surface to satisfy the boundary conditions. Also, the free surface which consists of markers or segments is determined every time step with the satisfaction of kinematic and dynamic free surface conditions. Moreover, marker-density method is also adopted to allow plunging jets impinging on the free surface. The second-order Stokes wave theory and solitary wave theory are employed for the generation of waves on the inflow boundary. For the simulation of wave breaking phenomena, the computations are carried out with the plane beach of constant slope in surf zone. The results are compared with each other. The marker-density method is better then the hybrid method. Also they are compared with other existing experimental results. The Agreement between the experimental data and the computation results is good.
Unsteady nonlinear wave motions on the free surface over a plane beach of constant slope are numerically simulated using a finite difference method in rectangular grid system. Two-dimensional Navier-Stokes equations and the continuity equation are used for the computations. Irregular leg lengths and stars are employed near the boundaries of body and free surface to satisfy the boundary conditions. Also, the free surface which consists of markers or segments is determined every time step with the satisfaction of kinematic and dynamic free surface conditions. Moreover, marker-density method is also adopted to allow plunging jets impinging on the free surface. The second-order Stokes wave theory is employed for the generation of waves on the inflow boundary. For the simulation of wave breaking phenomena, the computations are carried out with the plane beach of constant slope in surf zone. The results are compared with other existing experimental results. Agreement between the experimental data and the computation results is good.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.3
no.1
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pp.86-94
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2011
This paper compares frequency domain and time domain predictions from the ShipMo3D ship motion library with observed motions from model tests and sea trials. ShipMo3D evaluates hull radiation and diffraction forces using the frequency domain Green function for zero forward speed, which is a suitable approach for ships travelling at moderate speed (e.g., Froude numbers up to 0.4). Numerical predictions give generally good agreement with experiments. Frequency domain and linear time domain predictions are almost identical. Evaluation of nonlinear buoyancy and incident wave forces using the instantaneous wetted hull surface gives no improvement in numerical predictions. Consistent prediction of roll motions remains a challenge for seakeeping codes due to the associated viscous effects.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2000.10a
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pp.57-62
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2000
The very large flcating structure which am be used for as airport may be as large as several kilomet wide. The first order wave forces as well as wave drift forces are very important forces on such a very large floating In the present studv, the time simulation of motion responses with dolphin-moored VLFS in waves is presented The coeffcients and wave forces involved in the equations are obtained from a three-dimensionul panel method in the frequc The horizontal drift forces and mooring forces for dolphin systems are taken into account. As for numerical example, analyses are carried out for a VLFS in irregular wave condition
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.41
no.1
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pp.8-14
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2004
As the number of offshore structure is glowing in deep waters, there have been increased damages of it. These floating structures in offshore locations exposed to harsh environmental conditions. In recent years, there has been a slowing attention around damages on bow and deck on FPSO caused by waves in steep storm condition. This paper describes a study of the water on deck due to the dynamic behavior of a FPSO with turret mooring system. The nonlinear motions of the FPSO are simulated under external forces due to wave, current, wind, and mooring forces in the time domain. The direct integration method is employed to estimate low frequency drift wave forces. The current forces are calculated by using slow motion maneuvering equations in the horizontal plane. The coefficients of a model for wind forces are calculated from Isherwood's experimental data and the variation of wind speed is estimated by wind spectrum according to the guidelines of API-RP2A.
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.
The performance of a rig tie-down system on a TLP (Tension Leg Platform) is investigated for 10-year, 100-year, and 1000-year hurricane environments. The inertia loading on the derrick is obtained from the three-hour time histories of the platform motions and accelerations, and the dynamic wind forces as well as the time-dependent heel-induced gravitational forces are also applied. Then, the connection loads between the derrick and its substructure as well as the substructure and deck are obtained to assess the safety of the tie-down system. Both linear and nonlinear inertia loads on the derrick are included. The resultant external forces are subsequently used to calculate the loads on the tie-down clamps at every time step with the assumption of rigid derrick. The exact dynamic equations including nonlinear terms are used with all the linear and second-order wave forces considering that some dynamic contributions, such as rotational inertia, centripetal forces, and the nonlinear excitations, have not been accounted for in the conventional engineering practices. From the numerical simulations, it is seen that the contributions of the second-order sum-frequency (or springing) accelerations can be appreciable in certain hurricane conditions. Finally, the maximum reaction loads on the clamps are obtained and used to check the possibility of slip, shear, and tensile failure of the tie-down system for any given environment.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.37
no.4
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pp.313-320
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2001
In the presence of incident waves with different frequencies, there are second order sum and difference frequency wane exciting forces due to the nonlinearty of the incident waves. Although the magnitudes of these nonlinear forces are small, they act at sum and difference frequencies away from those of the incident waves. So, the second order sum and difference frequency wane loads occurring close to the natural frequencies of TLPs often give greater contributions to high and low frequency resonant responses. The components of the second order forces which depend on first order quantities have been evaluated using the three dimensional source distribution method. The numerical results of time domain motion analysis for the nonlinear wave exciting forces in regular waves are compared with the numerical ones of frequency domain analysis. The results of comparison confirmed the validity of the proposed approach.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.4
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pp.1000-1013
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2014
This paper presents some of the efforts by the authors towards numerical prediction of springing of ships. A time-domain Higher Order Boundary Element Method (HOBEM) based on cubic shape function is first presented to solve a complete second-order problem in terms of wave steepness and ship motions in a consistent manner. In order to avoid high order derivatives on the body surfaces, e.g. mj-terms, a new formulation of the Boundary Value Problem in a body-fixed coordinate system has been proposed instead of traditional formulation in inertial coordinate system. The local steady flow effects on the unsteady waves are taken into account. Double-body flow is used as the basis flow which is an appropriate approximation for ships with moderate forward speed. This numerical model was used to estimate the complete second order wave excitation of springing of a displacement ship at constant forward speeds.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.12
no.1
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pp.367-375
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2020
This paper presents an integrated analysis about dynamic performance of a Floating Offshore Wind Turbine (FOWT) OC4 DeepCwind with semi-submersible platform under real sea environment. The emphasis of this paper is to investigate how the wave mean drift force and slow-drift wave excitation load (Quadratic transfer function, namely QTF) influence the platform motions, mooring line tension and tower base bending moments. Second order potential theory is being used for computing linear and nonlinear wave effects, including first order wave force, mean drift force and slow-drift excitation loads. Morison model is utilized to account the viscous effect from fluid. This approach considers floating wind turbine as an integrated coupled system. Two time-domain solvers, SIMA (SIMO/RIFLEX/AERODYN) and FAST are being chosen to analyze the global response of the integrated coupled system under small, moderate and severe sea condition. Results show that second order mean drift force and slow-drift force will drift the floater away along wave propagation direction. At the same time, slow-drift force has larger effect than mean drift force. Also tension of the mooring line at fairlead and tower base loads are increased accordingly in all sea conditions under investigation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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