• 한국해양공학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-7
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• 2002

본 논문에서는 선체 하부에 moonpool과 bilge step을 장착한 새로운 개념으의 LNG-FPSO를 운동감소와 cargo, operation tank의 슬로싱 현상의 관점에서 기술하였다. LNG-FPSO의 주요제원은$L\times B\times D\times t(design)=270.0\times51.0\times32.32\times13.7(m)$ 이고 적용조건은 total corgo capacity of 161KT at 98% loading condition 이다. LNG-FPSO의 운동감소의 목적으로 2개의 moonpool과 선체하부 bilge 부분에 사각 step을 장착하였다. LNG-FPSO의 운동해석을 위해 단순화된 경계조건을 만족하는 선형화된 3차원 diffraction theory를 사용하였고 LNG-FPSO의 연성된 6-자유도 운동응답을 계산하였다. LNG-FPSO의 정확한 Roll 운동을 추정하기 위해 점성효과는 Himeno(1981)가 제안한 경험식을 사용하였다. Moonpool의 크기에 따른 운동감소의 경향을 파악하기 위해 이론적 계산과 실험적 방법으로 수행하였다. Moonpool 크기와 bilge step의 효과를 최적화하기 위해 총9가지의 case를 설정하였다. 이론 및 실험 결과로부터 본 LNG-FPSO는 moonpool과 bilge step의 장착으로 인한 감쇠력의 증가로 운동성능이 우수하다. 본 LNG-FPSO의 운동 응답중, 특별히 roll 운동이 다른 drillship, shuttle tanker등의 선박과 비교하여 상당히 작았고 이는 moonpool과 blige step의 장착으로 인한 효과로 판단된다. Cargo tank와 operation tank 크기를 검토 하기 위해 불규칙 해상중 sloshing 해석을 chamfer를 갖는 LNG-FPSO의 No.2, No.5 tank 벽면의 압력 분포와 자유표면의 time history에 초점을 맞추어 수행하였다. 최종적으로 tank 크기를 최적화 하였고 최적화된 tank는 선수사파와 횡파상태의 모든 filling에서 공진현상과 충격압력이 발생하지 않음을 확인하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제24권6호
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• pp.30-33
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• 2010

This study presents the effect of filling ratio on sloshing impact pressure. The experiment was done with three filling ratios of 20%, 70%, and 95% of the tank height. The input of the motion was regular excitation. The total number of sensors in use were 53. They were installed on tank top and tank wall. The maximum pressures and the average of one third highest impact pressures for the whole pressure sensors were investigated. The result shows clearly the location of sensors which are exposed to the high impact pressures for different filling ratios. The characteristics of the impact patterns for three filling ratios were also examined.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권3호
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• pp.193-201
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• 2023

A developed code based on the unified conservation laws of incompressible/compressible fluids is applied to analyze similarity in pressure oscillations caused by pulsating air pockets in sloshing tanks. It is shown that the nondimensional time histories of pressure show good agreements under Froude and geometric similarities, provided that there are no pulsating entrapped air pockets. However, the nondimesional period of pressure oscillation due to the pulsating air pocket becomes longer as the size of the sloshing tank increases. The discrepancy in the nondimensional period is attributed to the compressibility bias of the entrapped air. To get rid of the compressibility bias, the ullage pressure in a sloshing tank is adjusted based on the Bagnold's impact number. The variation in the period of pressure oscillation according to the ullage pressure is explained based on the spring-mass system. It is shown that the nondimensional period of pressure oscillation is virtually constant when the ullage pressure is adjusted based on the Bagnold's impact number, regardless of tank size. It is found that the Bagold's impact number should be the same, if the time history of pressure is important while an entrapped air pocket pulsates.

• 한국해양공학회지
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• 제23권4호
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• pp.12-18
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• 2009

The present study focused on the compressibility of partially filled fluids in a sloshing tank. Filling ratios ranging from 18% to 26% were used to find compressible impact on a vertical wall. The model test was for 1/25 scale of a 138 K LNGC cargo tank. To investigate the two dimensional phenomenon of sloshing, a longitudinal slice model was tested. A high speed camera was used to capture the flow field, as well as the air pocket deformation. The pressure time history synchronized with the video images revealed the entire compressible process. Three typical impact phenomena were observed: hydraulic jump, flip through, and plunging breaker. In particular, the pressure time history and flow pattern details for flip through and plunging breaker are presented.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제9권4호
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• pp.349-366
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• 2022

The ability of baffles in increasing the sloshing damping is investigated in this study by theoretical, numerical, and experimental methods. Baffles Installed as separators in containers, can change the dynamic properties of sloshing. The main purpose of this study is to investigate the effect of baffle placement.The main purpose of this study is to investigate the effect of placing baffles in order to provide appropriate frequencies and damping and to present a practical baffle arrangement in the design ofsloshing. In this regard, an experimental setup is designed to study the fluid sloshing behavior and damping properties in cylindrical tanks filled up to an arbitrary depth. A new combination of annular and sectorial baffles is employed to evaluate fluid sloshing in the tank. The results show that the proposed baffle arrangement has a desired effect on the damping and fluid sloshing frequencies and optimally satisfies the anticipated design requirements. In addition, the theoretical frequencies exceed empirical frequencies at the points far from baffles, while at the points close to baffles, the empirical ones are higher than theoretical ones. Also, at the depths near the bottom of container sloshing frequencies are not affected by sectorial baffles, although the theoretical curve predicts a reduction in the fundamental frequency of sloshing. Finally, the results of finite volume and finite element methods which compared with experimental data, indicated a good agreement between different approaches.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
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• pp.165-169
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• 2009

The effect of the Dirichlet boundary condition for the redistance equation of level set method on the solutionof sloshing problem is investigated by adopting four Dirichlet boundary conditions. For the solution of the incompressible Navier-Stokes equations, P1P1 four-step fractional finite element method is employed and a least-square finite element method is used for the solutions of the two hyperbolic type equations of level set method; advection and redistance equation. ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) method is used to deal with a moving computational domain. It has been shown that the free surface motion in a sloshing tank is strongly dependent on the type of the Dirichlet boundary condition and the results of broken dam and sloshing problems using various Dirichlet boundary conditions are discussed and compared with the existing experimental results.

• 한국해양공학회지
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• 제31권5호
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• pp.357-363
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• 2017

The sloshing pressure acting on a membrane-type LNG CCS is a typical irregular impact load, and the structural response of a tank system induced by sloshing also shows very complex behavior, including fluid structure interaction. Therefore, it is not easy to accurately estimate the sloshing impact pressures and resulting structural response. Moreover, a huge time consuming process to deal with the enormous pressure data obtained during a model tank test and the following structural analysis would be inevitable. To reduce the computation time for structural analysis, in this study, a rational structural modeling strategy was considered, and a simplified scheme to analyze the dynamic structural responses of an LNG CCS was introduced, which was based on the concept of the linear combination of the triangular response functions obtained by a transient response analysis of structures under unit triangular impact pressure. A structural analysis of a real Mark III membrane type insulation system under the sloshing impact pressure time histories obtained by model tests was performed using the various proposed structural models and simplified analysis scheme. The results were investigated in detail, including the elastic support effects of the hull structure.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.617-624
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• 2011

본 연구에서는 사각용기 내에서의 자유표면을 갖는 2차원 슬로싱 문제에 대하여 고찰하였다. 용기 내부의 유동은 수평방향의 조화운동을 통해 형성되며, 외부 가진 속도는 u=Asin($2{\pi}ft$)으로 정의 된다. 여기서 u, A�� 그리고 f는 외부로부터 작용하는 가진 속도, 변위 그리고 주파수를 각각 나타낸다. 큰 변위(A~O(1)) 슬로싱 문제의 해석을 위한 실험설비를 구축하였으며, 광범위한 영역에서의 PIV실험을 수행하였다. 실험을 통해 자유표면의 움직임(motion)을 각각 서로 다른 물리적 특성을 갖는 세 가지; 선형 슬로싱의 자유표면의 움직임과 유사한 standing wave motion, 사각용기의 속도가 0을 지나는 순간(the moment of turn-over) 측벽에서 발생하는 run-up motion 그리고 측벽으로부터 내부유체로 점차적으로 전파되는 bore motion으로 분류하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.95-104
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• 2003

본 논문은 사각형 연료 탱크 내 비점성, 비압축성, 비회전 유동에 대한 슬로싱 주파수 응답의 유한요소 해석을 다룬다. 지배방정식으로 포텐셜 이론을 기반으로 한 라플라스 방정식을 적용한다. 슬로싱 운동이 작다고 가정하여 선형화된 자유표면 조건을 적용하였고, 변수분리기법을 이용하여 이론해를 구하였다. 점성 감쇠에 따른- 에너지 소산의 영향을 구현하기 위해 가상치 점성 계수를 도입하였으며, 이고 인해 공진 주파수에서 응답의 발산을 방지할 수 있나. 슬로싱 응답의 최대 진폭을 예측하기 위해 9절점 요소를 사용한 유한요소법을 이용하여 해석하였다. 슬로싱 높이, 유체 내부 동수압 및 내부 유체력의 수치 결과는 이론해와 잘 일치하였다. 유한요소 시험 프로그램을 검증한 후, 유체높이에 따른 슬로싱 주파수 응답 특성을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.33-42
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• 2003

본 논문에서는 2차원 사각탱크내 비압축성, 비점성, 비회전 유동에 대한 비선형 슬로실 해석을 다룬다. 유체영역의 지배방정식으로 포텐셜 이론에 기반을 둔 라플라스 방정식을 사용한다. 대변형의 슬로싱 거동을 표현하기 위하여 베르누이 방정식으로부터 유도된 운동 및 동역학적 자유표면 경계조건을 적용한다. 이러한 비선형 슬로싱 문제는 9결점 요소를 사용한 유한요소법에 의하여 해석되어 진다. 경계조건에 대한 시간적분과 정확한 속도계산을 위하여 각각 예측자-수정자 기법 및 최소자승법을 도입하였다. 또한, 자유표면 추적에서 야기되는 안정성 문제는 시간변동에 대한 자유표면 위치를 직접 계산함으로써 확보할 수 있었다. 외부 조화가진에 대한 본 논문의 결과는 선형이론해 또는 참고문헌의 결과와 비교하여 매우 정확하고 안정적이었다. 프로그램 검증 후, 유체높이와 가진크기에 대한 슬로싱 응답특성을 분석하였다.