Park, Byeongwon;Jung, Dong Woo;Jung, Jaesag;Park, Inbo;Cho, Seok-Kyu;Sung, Hong Gun
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.33
no.4
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pp.322-329
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2019
The magnitude of the roll motion of a floating structure depends on the roll damping acting on the body. In other words, the roll damping of a floating structure must be accurately obtained in order to precisely evaluate the roll motion. Various methods are used to evaluate the roll damping of a floating structure, such as the linear potential theory, computational fluid dynamics (CFD), and model tests. However, it is difficult to evaluate the roll motion of a floating structure with appendages such as a bilge keel and riser slot due to the limitation of ignoring the viscous effects in the linear potential theory. Among these methods, a model test based on a free decay test and harmonic excited roll motion (HERM) is known to be the most reliable method to estimate the roll damping of the floating structures. In this study, model tests using free decay and HERM techniques were performed in the Ocean Engineering Basin (OEB) of KRISO with various types of midship sections. The roll damping results were estimated based on post-processing methods using both techniques, and the roll damping results were compared.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2023.05a
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pp.151-151
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2023
An accurate prediction of the hydrodynamic maneuvering darivatives is essential to desing a robust control system of a UUV(unmanned underwater vehicle). Typically, these derivatives were estimated by either the towing tank experiment or semi-empirical methods. With the enhancement of high performance computing capacity, a numerical analysis using computational fluid dynamics has reach the level of experiment. Therefore, the aims of the present research are to numerically develop a computational model for the vertical planar motion mechanism of a UUV and to estimate the hydrodynamics loads in 6-DOF. The target structure of the present study was manta type UUV (12meter length). The numerical model was developed in 1/ 6 model scale. Numerical results were compared with the results of the towing tank experiment for validation. In the present study, a commercial RANS-based viscous solver STARCCM+ (ver 17.06) was used.
Nam Kyu Kim;Yeongchae Song;Tae Ho Kim;Jeonggi Hong;Kyungdae Kang
Tribology and Lubricants
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v.40
no.2
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pp.54-60
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2024
This study experimentally identifies the effects of end shape, clearance, total damper length, journal eccentricity ratio, oil supply pressure, and oil flow rate on the damping coefficient of a squeeze film damper (SFD) with piston ring seal ends and a central groove. The SFD is composed of a lubricating fluid flowing between the outer race of a rolling element bearing and cartridge, along with an anti-rotation pin to prevent the rotation of the outer race. The device provides additional viscous damping to a rotating system. Additionally, piston ring seals attached at both ends of the damper increase the damping coefficient of the rotating system by reducing oil leakage. Because these different design conditions affect the damping coefficient of an SFD, we perform experiments including different conditions. Tests show that the damping coefficient increases significantly in the SFD with piston ring seal ends compared with the SFD with open ends. The damping coefficient also increases with increasing total damper length and journal eccentricity ratio, and decreases with increasing clearance. Additionally, in contrast to the trend observed for the SFD with open ends, the damping coefficient for the SFD with piston ring seal ends increases with increasing supply pressure and flow rate as the frequency decreases but shows consistent results as the frequency increases.
Bo Min Bae;Dae Wi Jung;Jang Hyeon An;Se O Choi;Sang Hyeon Lee;Si Won Sung;Yeon Soo Kim;Yong Joo Kim
Journal of Drive and Control
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v.21
no.2
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pp.44-52
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2024
In this study, we predicted PTO power requirements based on torque predicted by the discrete element method and the multi-body dynamics coupling method. Six different scenarios were simulated to predict PTO power requirements in different soil conditions. The first scenario was a tillage operation on cohesionless soil, and the field was modeled using the Hertz-Mindlin contact model. In the second through sixth scenarios, tillage operations were performed on viscous soils, and the field was represented by the Hertz-Mindlin + JKR model for cohesion. To check the influence of surface energy, a parameter to reproduce cohesion, on the power requirement, a simple regression analysis was performed. The significance and appropriateness of the regression model were checked and found to be acceptable. The study findings are expected to be used in design optimization studies of agricultural machinery by predicting power requirements using the discrete element method and the multi-body dynamics coupling method and analyzing the effect of soil cohesion on the power requirement.
Crude ${\beta}-glucan$ extracted from Barley was purified by stepwise enzyme treatment (Thermostable ${\alpha}-amylase$, amyloglucosidase, protease). The Intrinsic Viscosity $[{\eta}]$ of the purified ${\beta}-glucan$ was determined by Cannon Fenske Capillary Viscometer (size 50, Cannon Instruments, State, College pa.) at different pH (2, 4, 7, 9, 11) and various salt concentration (0.01 M, 0.03 M, 0.05 M, 0.07 M, 0.1 M and 0.2 M). The $[{\eta}]$ of purified ${\beta}-glucan$ was ranged from $0.997{\sim}2.290\;dl/g$. The $[{\eta}]$ of purified ${\beta}-glucan$ at both alkali, acid condition were lower than those at pH 7. However, the alkali condition of puified ${\beta}-glucan$ solution showed less $[{\eta}]$ than the acid condition of this solution. From 0 M to 0.2 M salt concentration, the $[{\eta}]$ of purified ${\beta}-glucan$ solution was decreased to 0.03 M then increased to 0.05 M NaCl and remained constant to 0.2 M NaCl. The chain stiffness parameter of purified ${\beta}-glucan$ was not affected by temperature from $15^{\circ}C$ to $65^{\circ}C$. The shear rates of various ${\beta}-glucan$ conditions were determined by Bohlin Rheometer (Lund, Sweden). The ${\beta}-glucan$ concentration of 1.0 g/dl and 2.0 g/dl behaved as Newtonian fluid. However, above the concentration of 3.0 g/dl ${\beta}-glucan$ solution, it showed thixotropic and psedoplastic characteristics. Barley ${\beta}-glucan$ appears a damping at 0.5 frequency for the 4.0 g/dl solution. Below 0.5 frequency, it appears a viscous behavior property and above 0.5 frequency, it appears a elastic behavior property.
Permeation grouting effectively enhances soil strength and decreases permeability of soil; however, the flow of grout is heavily affected by anisotropy of hydraulic conductivity in layers. Therefore, this study investigates the effect of permeability anisotropy on the effective radius of horizontal permeation grout using computational fluid dynamics (CFD). We modeled the horizontal permeation grout flow as a two-phase viscous fluid flow in porous media, and the model incorporated the chemical diffusion and the viscosity variation due to hardening. The numerical simulation reveals that the permeability anisotropy shapes the grout bulb to be elliptic and the dissolution-driven diffusion causes a gradual change in grout pore saturation at the edge of the grout bulb. For the grout pore saturations of 10%, 50% and 90%, the horizontal and vertical radii of grout bulb are estimated when the horizontal-to-vertical permeability ratio varies from 0.01 to 100, and the predictive model equations are suggested. This result contributes to more efficient design of injection strategy in formation layers with permeability anisotropy.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.10
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pp.618-627
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2016
This study numerically analyzes the characteristics of the velocity distribution for each location of a square-sectional $180^{\circ}$ bent duct using a Reynolds Stress Turbulent model. The flow parameters were varied, including the working fluids, inlet velocity, surface roughness, radius of curvature, and hydraulic diameter. The boundary conditions for computational fluid dynamics analysis were inlet temperatures of air and water of 288 K and 293 K, inlet air velocity of 3-15 m/s, inner surface roughness of 0-0.001 mm, radius of curvature of 2.5-4.5 D, and hydraulic diameter of 70-100 mm. The working fluid characteristics were highly affected by changes in the viscous force. The maximum velocity profiles in the bent duct were indicated when the $90^{\circ}$ section was in the region of X/D=0.8 and the $180^{\circ}$ section was in the region of Y/D=0.8. Lower surface roughness and higher radius of curvature resulted in a higher rate of velocity change. Also, an efficient measuring location downstream of the bent duct is suggested since the flow deviations were the most stable when the straight duct length was in the region of L/D=30. The minimum deviations at the same velocity conditions according to the hydraulic diameter were mostly indicated in the range of L/D=15-30 based on the standard deviation characteristics.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.4
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pp.620-631
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2022
This paper shows the numerical prediction of the change in oil outflow rate according to the orifice shape of a damaged ship by using the computational fluid dynamics (CFD) analysis method. It also provides discharge coefficients for various orifice shapes to be used in theoretical prediction approaches. The oil outflow from the model ship was analyzed using a multiphase flow method under the condition that the Froude and Reynolds number similitudes were satisfied. The present numerical results were verified by comparing them with the available experimental data. Along with the aspect ratio of the orifice and the wall thickness of the cargo tank, the effects of the orifice shapes defined by mathematical figures on the oil outflow were investigated. To consider more realistic situations, the investigation of the ef ect of the crushed iron plate around the damaged part was also included. The numerical results confirmed the change in oil outflow time for various shapes of the damaged part of the oil tank, and discharge coefficients that quantify the viscous effects of those orifice shapes were extracted. To verify the predicted discharge coefficients, they were applied to an oil spill estimation equation. As a result, a good agreement between the CFD and theoretical results was obtained.
It has been noted that an accurate estimation of wind loads on offshore structures such as an FLNG (Liquefied Natural Gas Floating P roduction Storage Offloading Units, LNG FPSOs) with a large topside plays an important role in the safety design of hull and mooring system. Therefore, the present study aims to develop a computational model for estimating the wind load acting on an FLNG. In particular, it is the sequel to the previous research by the author. The numerical computation model in the present study was modified based on the previous research. Numerical analysis for estimating wind loads was performed in two conditions for an interval of wind direction (α), 15° over the range of 0° to 360°. One condition is uniform wind speed and the other is the NPD model reflecting the wind speed profile. At first, the effect of sand-grain roughness on the speed profile of the NPD model was studied. Based on the developed NPD model, mesh convergence tests were carried out for 3 wind headings, i.e. head, quartering, and beam. Finally, wind loads on 6-degrees of freedom were numerically estimated and compared by two boundary conditions, uniform speed, and the NPD model. In the present study, a commercial RANS-based viscous solver, STAR-CCM+ (ver. 17.02) was adopted. In summary, wind loads in surge and yaw from the wind speed profile boundary condition were increased by 20.35% and 34.27% at most. Particularly, the interval mean of sway (45° < α <135°, 225° < α < 315°) and roll (60° < α < 135°, 225° < α < 270°) increased by 15.60% and 10.89% against the uniform wind speed (10m/s) boundary condition.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.4
no.4
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pp.21-31
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2001
When an oil-spilling accident occurs at sea, it is of the primary importance to predict the amount of oil leakage for the swift response and decision-making. The simplest method of oil-leakage estimation is based on the hydrostatic pressure balance between oil inside the tank and seawater outside of leakage hole, that is the so-called Torricelli equilibrium relation. However, there exists discrepancy between the reality and the Torricelli relation, since the latter is obtained from the quasi-steady treatment of Bernoulli equation ignoring viscous friction. A preliminary experiment has been performed to find out the oil-leaking speed and shape. Soy-bean oil inside the inner tank was ejected into water of the outer tank through four different leakage holes to record the amount of oil leakage. Furthermore, a CFD (Computational Fluid Dynamics) method was utilized to simulate the experimental situation. The Wavier-Stokes equations were solved for two-density flow of oil and water. VOF method was employed to capture the shape of their interface. It is found that the oil-leaking speed varies due to the frictional resistance of the leakage hole passage dependent on its aspect ratio. The Torricelli factor relating the speed predicted by using the hydrostatic balance and the real leakage speed is assessed. For the present experimental setup, Torricelli factors were in the range of 35%~55% depending on the aspect ratio of leakage holes. On the other hand, CFD results predicted that Torricelli factor could be 52% regardless of the aspect ratio of the leakage holes, when the frictional resistance of leakage hole passage was neglected.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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