This paper presents the method of numerical analysis concerned with the hydropdynamic forces and moments of the floating bodies exerted by waves. The analytic methods of hydrodynamic wave forces and moments for large volume structures are generally classified into four categories ; the strip method, the boundary element method, the finite element method, and the potential matching method. In the case of the comparatively large structures, diffraction theory can be applied. However, there are no application limits of diffraction theory which have been known concerning with the analytic method of the rectangular structures. In this paper, the two-dimensional B.E.M. is treated for a moored small rectangular structure in order to evaluate applicability of diffraction theory. Numerical calculation is carried out for the structure. The results are compared with some other ones for verification. The result shows that diffraction theory is applicable to structures smaller than 0.15 in the ratio of the representative structure length d to wave length L for rectangular ones.
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.
The paper presents an optimization system which integrates a parametric design tool, 3D diffraction-radiation analysis and hydrodynamic performance assessment based on short and long term wave statistics. Controlled by formal optimization strategies the system is able to design offshore structure hulls with superior seakeeping qualities. The parametric modeling tool enables the designer to specify the geometric characteristics of the design from displacement over principal dimensions down to local shape properties. The computer generates the hull form and passes it on to the hydrodynamic analysis, which computes response amplitude operators (RAOs) for forces and motions. Combining the RAOs with short and long-term wave statistics provides a realistic assessment of the quality of the design. The optimization algorithm changes selected shape parameters in order to minimize forces and motions, thus increasing availability and safety of the system. Constraints ensure that only feasible designs with sufficient stability in operation and survival condition are generated. As an example the optimization study of a semisubmersible is discussed. It illustrates how offshore structures can be optimized for a specific target area of operation.
In this paper the attitude control system is developed for longitudinal motion of Foil-Catamaran in regular waves with all-movable foils which attached to fore and after part of the ship and verified the system by theoretical calculation and model-tests. The linearized equations of motion of the ship is employed to apply the linear control theories, the PID control and the LQR. The strip method was used to calculate hydrodynamic coefficients and wave exciting forces of the demi hull, and unsteady hydrodynamic forces of foils are considered by using the result of Wu(1972). About 40-60% of motions is reduced in experiments. The control system described in this paper is able to extended to 6-DOF motions or control in irregular wave with trivial modification. And it is applicable to hull shape development for better seakeeping performance and to determine the size and the position of hydrofoils for the attitude control.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.2
no.2
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pp.3-10
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1999
Recently, It is proceeding the project of offshore structures in the many contury. A hybrid boundary-integral method is developed for computing wave forces on floating bodies. In this method, using the cylindric boundary for deviding elements, it is convenient to analysis but is difficult to apply to the rectangular or slender bodies. Thus, in this paper, I propose the new method by using the fictitious vertical cylinder of arbitary cross-section and shows results of the numerical analysis for testing.
Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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v.17
no.2
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pp.17-20
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1980
The shearing forces and bending moments acting on the tanker model[1] of $C_B$ 0.82 in regular oblique waves of shallow water are investigated by numerical calculations. The new strip method was adopted. It is concluded that in the shallow water shearing forces and the bending moments acting on the tanker model are higher than those of deep water waves by the present numerical investigations. The wave bending moment at the midship section is roughly twice of deep water value in the shallow of H/T less than 2. in this calculation.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.2
no.1
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pp.43-50
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1990
This study is concerned with the optimization of steel jacket subjected to wave forces using the allowable stress design method. The optimization of member section is considered here. Objective function for the minmum cost design is obtained by considering the weight of steel jecket. Constraints are imposed to insure that structural displacement and strength are within allowable values. The nonliner otimization problems are solved by SUMT method including the modified Newton-Raphson method.
In the present study, the performance of a floating oscillating water column (OWC) device has been studied in regular waves. The OWC model has the shape of a hollow cylinder. The linear potential theory is assumed, and a matched eigenfunction expansion method(MEEM) is applied for solving the diffraction and radiation problems. The radiation problem involves the radiation of waves by the heaving motion of a floating OWC device and the oscillating pressure in the air chamber. The characteristics of the exciting forces, hydrodynamic forces, flow rate, air pressure in the chamber, and heave motion response are investigated with various system parameters, such as the inner radius, draft of an OWC, and turbine constant. The efficiency of a floating OWC device is estimated in connection with the extracted wave power and capture width. Specifically, the piston-mode resonance in an internal fluid region plays an important role in the performance of a floating OWC device, along with the heave motion resonance. The developed prediction tool will help determine the various design parameters affecting the performance of a floating OWC device in waves.
Osgouei, Arash Dalili;Poursorkhabi, Ramin Vafaei;Hosseini, Hamed;Qader, Diyar N.;Maleki, Ahmad;Ahmadi, Hamid
Structural Engineering and Mechanics
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v.83
no.1
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pp.53-66
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2022
The main objective of the present research was investigating the effects of a floating wave barrier installed in front of an offshore jacket structure on the wave height, base shear, and overturning moment. A jacket model with the height of 4.55 m was fabricated and tested in the 402 m-long wave flume of NIMALA marine laboratory. The jacket was tested at the water depth of 4 m subjected to the random waves with a JONSWAP energy spectrum. Three input wave heights were chosen for the tests: 20 cm, 23 cm, and 28 cm. Two different cross sections with the same area were selected for the wave barrier: square and rhombus. Results showed that the average decrease in the jacket's base shear due to the presence of a floating wave barrier with square and rhombus cross section was 24.67% and 34.29%, respectively. The use of wave barriers with square and rhombus cross sections also resulted in 19.78% and 33.11% decrease in the jacket's overturning moment, respectively. Hence, it can be concluded that a floating wave barrier can significantly reduce the base shear and overturning moment in an offshore jacket structure; and a rhombus cross section is more effective than an equivalent square section.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.9
no.4
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pp.404-417
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2017
The present study numerically analyzed the dynamic behavior of 3D framed structures subject to impulsive slamming forces by violent breaking waves. The structures were modeled using multiple lumped masses for the vertical projections of each member, and the slamming forces from the breaking waves were concentrated on these lumped masses. A numerical algorithm was developed to properly incorporate the slamming forces into a dynamic analysis to numerically determine the structural responses. Then, the validity of the numerical analysis was verified using the results of an existing hydraulic experiment. The numerical and experimental results for various model structures were generally in good agreement. The uncertainties concerning the properties of the breaking waves used in the verification are also discussed here.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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