International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.8
no.3
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pp.277-300
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2016
The motion of a floating body and the free surface flow are the most important design considerations for ships and offshore platforms. In the present research, a numerical method is developed to simulate the motion of a floating body and the free surface using a fixed rectilinear grid system. The governing equations are the continuity equation and Naviere-Stokes equations. The boundary of a moving body is defined by the interaction points of the body surface and the centerline of a grid. To simulate the free surface the Modified Marker-Density method is implemented. Ships advancing in regular waves, the interaction of waves by a fixed circular cylinder array and the response amplitude operators of an offshore platform are simulated and the results are compared with published research data to check the applicability. The numerical method developed in this research gives results good enough for application to the initial design stage.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.23
no.3
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pp.248-257
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2011
In the present study, we proposed a new numerical wave tank model to analyze the vertical tension-leg circular floating bodies, using a 2-D Navier-Stokes solver. An IBM(Immersed Boundary Method) capable of handling interactions between waves and moving structures with complex geometry on a standard regular Cartesian grid system is coupled to the VOF(Volume of Fluid) method for tracking the free surface. Present numerical results for the motions of the floating body were compared with existing experimental data as well as numerical results based on FAVOR(Fractional Area Volume Obstacle Representation) algorithm. For detailed examinations of the present model, the additional hydraulic experiments for floating motions and free surface transformations were conducted. Further, the versatility of the proposed numerical model was verified via the numerical and physical experiments for the general rectangular floating bodies. Numerical results were compared with experiments and good agreement was archived.
A damper floating ring seal with round hole pattern surfaces is suggested for better leakage control. The flat plate test of the round hole pattern surfaces has been performed to yield an empirical friction factor model. The exact predictions of the lockup position of the damper floating ring, the leakage performance, and the rotordynamic coefficients of the seal are necessary to evaluate the rotordynamic performance of the turbo pump unit. The governing equations including the empirical friction factor model for round hole pattern surfaces are solved by the Fast Fourier Transform method. The lockup position, leakage flow rate, and rotordynamic coefficients are evaluated according to the geometric parameters of the damper floating ring seal. Theoretical results show that the damper floating ring seals yield less leakage and better rotordynamic stability than the floating ring seal with a smooth surface.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.15
no.2
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pp.121-129
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2012
In this study, in terms of the exercise vehicles of the weapon systems having negative buoyancy, the analysis on the operation concepts was performed and the new methods of floating to surface were proposed. In case of having negative buoyancy, the additional methods for recovering the exercise vehicle have to be considered. As parts of recovering the exercise vehicle, for floating to surface the new methods of weight discharge, weight separation and sea water discharge were proposed. The conceptual design about sea water discharge method was performed. It was confirmed that those methods could be applied to the design of the exercise vehicle having negative buoyancy.
Nakayama, Yasuki;Aoki, K.;Oki, M.;Kobayashi, T.;Saga, T.;Maruoka, H.;Kato, S.
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.15
no.12
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pp.1768-1774
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2001
Drifting Cups on a Meandering Stream (Kyokusui-no-En) is a Poetry Party that had its origin In ancient China, and was introduced to Japan passing through Korea. The flow of the meandering stream was made clear using the flow visualization techniques, surface floating method, PTV and the numerical simulation. At the same time, the motions of floating cup, the floating speed, relating speed and the trajectory of the cup were also analysed by using an originally developed image processing technique. Based on these researches, the model channel was considered. To make this party interesting the channel must has the characteristic that the drifting cups take the random pass and stagnant at the unexpected place. This model channel is satisfied with these conditions and the fluid mechanics consideration is performed on the both points of the experimental visualization and numerical simulation.
This paper is concerned with the numerical study on the resonance response of a rigid spar-type floating platform in coupled heave and pitch motion. Spar-type floating platforms, widely used for supporting the offshore structures, offer an economic advantage but those exhibit the dynamically high sensitivity to external excitations due to their shape at the same time. Hence, the investigation of their dynamic responses, particularly at resonance, is prerequisite for the design of spar-type floating platforms which secure the dynamic stability. Spar-type floating platform in 2-D surface wave is assumed to be a rigid body having 2-DOFs, and its coupled dynamic equations are analytically derived using the geometric and kinematic relations. The motion-variance of the metacentric height and the moment of inertia of floating platform are taken into consideration, and the hydrodynamic interaction between the wave and platform motions is reflected into the hydrodynamic force and moment and the frequency-dependent added masses. The coupled nonlinear equations governing the heave and pitch motions are solved by the RK4 method, and the frequency responses are obtained by the digital Fourier transform. Through the numerical experiments to the wave frequency, the resonance responses and the coupling in resonance between heave and pitch motions are investigated in time and frequency domains.
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.
This study is to develop a practical calculation method of hydrodynamic force and motion response on very large floating structures of multiple legs. To investigate the effecr of hydrodynamic interfaction and of free surface on the reaponses of very large floating structures in regular waves, four kind of models are considered, ie. 1, 4, 64, 21248 column with footing. Based upon the results of this study, it is found that the middle parts of very large floating structures have small diffration effects. Therefore only out side parts are used to determine the hydrodynamic forcea for taking into account the effects of interaction.
Formulation of the far-field method for the prediction of time-mean hydrodynamic force and moment acting on a 3-D surface-piercing body in waves is reviewed. It is found that the inequality between the weight of the floating body and its buoyancy force permits the replacement of the fluid particles inside the control surface by the fluid particles outside the control surface. Under such circumstances, momentum exchanges across the control surface make the time-mean value of the time rate of the momentum of the fluid inside the control surface non-vanishing. It is a second-order quantity which is hard to calculate by the far-field method. The drift forces and moments on half-immersed ellipsoids are calculated by both the far-field method and the near-field method. The discrepancy between two numerical results is presented and discussed.
A particle method has been developed for analyzing the motion of 2-D floating body in waves. The particle method is based on the MPS(Moving Particle Semi-implicit) method suggested by Koshizuka et al. (1996), and the flow motion coupled with the motion of floating body can be simulated. The wavemaker and wave absorber are installed at the inflow and outflow boundaries in a computational domain, respectively. The motion characteristics of a floating body is investigated numerically under the various computational conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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