Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.29
no.3
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pp.33-44
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1992
In the present paper, three types of analytic and numerical method are applied to the analysis of sloshing problem. Analytic solution with linear free-surface boundary condition is introduced and numerical methods are used to analyze flued flow trapped in two-and three-dimensional tanks. Source-distribution method is applied to two- and three-dimensional rectangular tanks and sphere tank. Finite difference method is utilized to compute fluid motion and pressure evolution in two dimensional tanks with girders or slopes. Calculated results are compared with those of experiment or other numerical techniques.
Concrete rectangular liquid storage tanks are widely used, but there are many cases of damage in previous earthquakes. Nonlinear fluid-structure interaction (FSI) is considered, Mooney-Rivlin material is used for rubber bearing, nonlinear contact is used for sliding bearing, numerical calculation models of no-isolation, rubber isolation, sliding isolation and hybrid isolation concrete rectangular liquid storage tanks are established; dynamic responses of different structures are compared to verify the effectiveness of isolation methods; and influences of earthquake amplitude, bidirectional earthquake and far-field long-period earthquake on dynamic responses are investigated. Results show that for liquid sloshing wave height, rubber isolation cause amplification effect, while sliding isolation and hybrid isolation have reduction effect; displacement of rubber isolation structure is much larger than that of sliding isolation with limiting-devices and hybrid isolation structure; when PGA is larger, wall cracking probability of no-isolation structure becomes larger, and probability of liquid sloshing wave height and structure displacement of rubber isolation structure exceeds the limit is also larger; under bidirectional earthquake, occurrence probabilities that liquid sloshing wave height and structure displacement of rubber isolation structure exceed the limit will be increased; besides, far-field long-period earthquake mainly influences structure displacement and liquid sloshing wave height. On the whole, control effect of sliding isolation is the best, followed by hybrid isolation, and rubber isolation is the worst.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.35
no.4
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pp.27-37
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1998
The sloshing is very important in a safe transport of the liquid cargo by a ship. With the increasing number of supertanker and LNG carriers, this problem has become increasingly more important. In order to study the magnitude and characteristics of impact pressures due to sloshing, experiments ware performed with a rectangular tank and compared with numerical results. Structural responses of tank wall under impulsive pressures were measured. Structural vibrations induced by the sloshing load were analysed by including hydroelastic erects in terms of added mass and damping. To check the validity of the numerical model, the natural frequencies of plate in air and water were compared with measurements, and a good agreement was found. In the case that a plate vibrates under impulsive loads, the pressure on the flexible plate is larger than that on the rigid plate without hydroelastic effects, which was confirmed experimentally. The frequency of oscillatory pressure as well as accel%pion coincides with the natural frequency of plate in water.
A typical viable technique to decrease the seismic response of liquid storage tanks is to isolate them at the base. Base-isolation systems are an efficient and feasible solution to reduce the vulnerability of structures in high seismic risk zones. Nevertheless, when liquid storage tanks are under long-period shaking, the base-isolation systems could have different impacts. These kinds of earthquakes can damage the tanks readily. Hence, the seismic behaviour and vibration of cylindrical liquid storage tanks, subjected to earthquakes, is of paramount importance, and it is investigated in this paper. The Finite Element Method is used to evaluate seismic response in addition to the reduction of excessive liquid sloshing in the tank when subjected to the long-period ground motion. The non-linear stress-strain behaviour pertaining to polymers and rubbers is implemented while non-linear contact elements are employed to describe the 3-D surface-to-surface contact. Therefore, Nonlinear Procedures are used to investigate the fluid-structure interactions (FSI) between liquid and the tank wall while there is incompressible liquid. Part I, examines the effect of the flexibility of the isolation system and the tank aspect ratio (height to radius) on the tank wall radial displacements of the tank wall and the liquid sloshing heights. Maximum stress and base shear force for various aspect ratios and different base-isolators, which are subjected to three seismic conditions, will be discussed in Part II. It is shown that the composite-base isolator is much more effective than other isolators due to its high flexibility and strength combined. Moreover, the base isolators may decrease the maximum level pertaining to radial displacement.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.24
no.6
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pp.444-451
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2014
The signal patterns of slosh noise produced by the fuel tank of a passenger vehicle are characterized by analyzing vehicle interior noise, fuel tank vibration, and near-field noise radiated from the fuel tank. This paper also shows the noise transfer path analysis results performed from the fuel tank to the vehicle inside. On top of them, physical index is described, demonstrating a good correlation with subjective feeling of slosh noise. It is essential to identify the main noise transfer paths for redesigning of the fuel tank system aiming at reducing slosh noise and also helpful to apply physical index in evaluating and reducing this noise. It is found that structure-borne path is the main root of slosh noise and a value reveals a good correlation with subjective feeling.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.1
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pp.132-150
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2014
In this study, the inertial properties of fully filled liquid in a tank were studied based on the potential theory. The analytic solution was obtained for the rectangular tank, and the numerical solutions using Green's 2nd identity were obtained for other shapes. The inertia of liquid behaves like solid in recti-linear acceleration. But under rotational acceleration, the moment of inertia of liquid becomes small compared to that of solid. The shapes of tank investigated in this study were ellipse, rectangle, hexagon, and octagon with various aspect ratios. The numerical solutions were compared with analytic solution, and an ad hoc semi-analytical approximate formula is proposed herein and this formula gives very good predictions for the moment of inertia of the liquid in a tank of several different geometrical shapes. The results of this study will be useful in analyzing of the motion of LNG/LPG tanker, liquid cargo ship, and damaged ship.
The main objective of this work is to investigate the sloshing behavior in a baffled and unbaffled three dimensional annular-sectored water pool (i.e., tank) which is located at dome region of the primary containment. Initially two case studies were performed for validation. In these case studies, the theoretical and experimental results were compared with numerical results and good agreement was found. After the validation of present numerical procedure, an annular-sectored water pool has been taken for numerical investigation. One sector is taken for analysis from the eight sectored water pool. The free surface is captured by Volume of Fluid (VOF) technique and the fluid portion is solved by finite volume method while the structure portions are solved by finite element approach. Baffled and un-baffled cases were compared to show the reduction in wave height under excitation. The complex mechanical interaction between the fluid and pool wall deformation is simulated using a partitioned strong fluid-structure coupling.
A numerical prediction method has been proposed to predict non-linear free surface oscillation in a three-dimensional container. The fluid motions are numerically predicted with Navier-Stokes equations discretized in a Lagrangian scheme with sufficient numerical accuracy. The profile of a free surface is precisely represented with three-dimensional body-fitted coordinates (BFC), which are regenerated in each computational step on the basis of the arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation. In order to confirm the reliability of the computational method, it was firstly applied to three-dimensional flows within complicated-shaped rigid boundaries, such as curved pipes and ducts. Than it was applied to benchmark computations related to free surface oscillations. Following these basic verifications, non-linear sloshings in a cylindrical tank and transitions from sloshing to swirling motions were numerically predicted. Throughout these computations, the applicability of the present computational method has been confirmed and some of the predicted free surface motions were visualized as sequential images and animations to understand their dynamic futures.
Intensive experimental investigation has been conducted on the characteristics of model tank with intruded flow. The remaining flow inside tank contribute to the dynamic behavior and further closely related to the stability of vessel as well. To understand the importance of the trapped flow and its dynamic effects a series of systematic tests were conducted using a bench tester that could generate periodic roll motion and also complex motions of combined roll-heave-sway. To accommodate experimental conditions and to create three degree freedom of motions, a bench tester was fabricated and verified. Having similarities in terms of flow trapped inside tank, theoretical approaches for A.R.T. were applied to the study. The major parameters including roll angle, period and flow height were varied in the experiments to obtain the characteristics of model tank.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.05a
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pp.356-360
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2007
Fuel sloshing in a vehicle fuel tank generates a reluctant low frequency noise, called slosh noise. To reduce slosh noise, whilst many approaches have used the Computational Fluid Dynamics method to first identify fuel behavior in a fuel tank, this paper applies the Transfer Path Analysis method. It is to find contribution of each transfer path from noise transfer function, vibration transfer function and acceleration. Then the final goal is to attenuate slosh noise by controlling them. To this aim, two types of models are studied. One is the decoupled model in which some of connection points of the fuel tank with the vehicle underbody are separated. The other is the modified model which is created by changing noise transfer function and acceleration from the original model. The analysis and validation test results show that the transfer path analysis can be an approach to enhancing slosh noise.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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