• 대한조선학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.27-37
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• 1998

선박이 대형화되고, LNG선의 건조가 활발해지면서 액체화물탱크의 내부유동을 뜻하는 슬로싱에 대한 연구가 중요해지고 있다. 슬로싱에 의한 충격압력의 크기와 특성을 파악하기 위하여 직사각형 모델에 대한 체계적인 실험을 수행하여 회전각, 동요주파수, 적재수심에 따른 내부유동의 특성을 분석하였고, 충격압력이 가해지는 탱크벽면의 구조응답을 계측하여 유탄성효과를 고찰하였다. 탱크의 내부유동은 고차경계요소법을 이용하여 해석하였고, 평판의 진동에 의해 유기되는 유체력은 고유함수 전개법을 이용하여 부가질량과 감쇠력으로 표현하였다. 충격하중이 작용하는 경우 유탄성 효과를 고려한 탱크 벽면은 부가질량의 영향으로 그 때의 수심에 해당하는 접수진동수로 진동하였고, 벽면에서 압력은 유탄성효과를 고려하지 않은 경우에 비해 두 배 이상 크게 나타났다. 이를 실험과 계산에서 모두 확인하였고, 충격하중에 의한 평판의 거동에서 유탄성효과를 규명하였다

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권11호
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• pp.759-765
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• 2017

본 연구에서는 유한요소 최소자승법에 기반한 level-set 방정식의 이류방정식과 재초기화 방정식의 이산화기법을 3차원 슬로싱 문제에 적용한 코드를 개발하고, 그 성능을 평가한다. 사용된 수치기법은 정렬 격자계를 이용하여 다양한 표준 예제들에 대하여 검증이 수행되었다. 제안된 방법은 상대적으로 성긴 격자계에서 다른 기법들에 비하여 개선된 해를 줌을 확인하였다. 두 가지의 격자계에 대하여 수행한 3차원 슬로싱 해석은 상당히 성긴 격자계에서도 압력의 시간 이력이 실험결과와 잘 일치함을 보여주며, 조밀한 격자계에서는 최대압력의 크기가 크게 예측이 됨을 확인하였다. 한편, 본 연구에서 개발한 기법은 유한요소법의 특성에 의해서 비정렬 격자계를 이용하여 복잡한 형상을 가지는 용기 내의 슬로싱 문제의 해석으로 바로 확장할 수 있다.

• 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.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.299-308
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• 2022

본 논문은 슬로싱 상태에 놓인 포화 상태 액체수소탱크에서 열 유속 및 BOG(Boil-off gas)의 경향을 다루고 있다. 특히, 액체-기체간의 침투 및 혼합에 의한 열 교환에 관심을 두었다. 먼저, VOF(Volume of fluid)와 Eulerian 기반의 다상 유동모델로 모형 슬로싱 실험을 모사하여 압력을 예측하고 계측된 값과 비교하였다. 자유 수면 및 충격 압력 실험 결과와 해석 결과를 비교하였으며, 유체의 속도 예측에서 정확할 수 있음을 간접적으로 증명하였다. 그리고 2차원의 Type-C 원통형 수소탱크를 대상으로 다상열유동해석을 수행하였다. 이때 포화상태에 놓인 액체 및 기체수소를 가정하고, 해석을 통해 각 상간의 혼합에 의한 열 교환의 수준을 확인하고자 하였다. 단, 상간의 열 교환만을 관심으로 두고 있었으므로 질량전달 및 기화모델은 해석에서 제외하였다. 최종적으로 상의 혼합으로 인해 액체수소로 유입되는 열 유속의 기여도에 대하여 정리하였다. 또한 액체수소로 유입되는 열 유속과 집중 질량 기반의 간이식을 통해 BOG 발생량 및 경향을 예측하고 분석하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
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• pp.215-222
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• 2009

In the present study, a numerical analysis on the sloshing in a tank with the harmonic motion was investigated. A VOF method was used for two-phase flows inside the sloshing tank and a source term of the momentum equation was applied for the harmonic motion. This numerical method was verified by comparing its results with the available experimental data. The sloshing in a tank causes the instability of the fluid flows and the fluctuation of the impact pressure on the tank. By these phenomena of the tank sloshing, the sloshing problems such as the failure and the noise of system can be generated. For the reduction of these sloshing problems, the various baffles such as the horizontal/vertical plate baffles and the porous baffles inside the tank are installed. With the installations of these baffles, the characteristics of the liquid behavior in the sloshing tank, the impact pressure on the wall, the amplitude of the free surface near the wall and the sloshing noise were numerically analyzed.

• 한국전산유체공학회지
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• 제14권2호
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• pp.68-76
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• 2009

The sloshing tank causes the instability of the fluid flows and the fluctuation of the impact pressure by the liquid on the tank. These flow characteristics inside the sloshing tank can generate the uncomfortable sloshing noise. In the present study, a numerical analysis for the reduction of a fuel tank sloshing noise was performed. To simulate the flow characteristics in a sloshing tank with partially filled liquid, a VOF method was used for interfacial flows by applying a momentum source term for the sloshing motion in a non-inertial reference frame. This numerical method was verified by comparing its results with the available experimental data. For the reduction of the sloshing noise, the horizontal and vertical baffles and porous media inside a sloshing tank were considered and numerically analyzed in the present study. For various installations of these baffles and porous media, the characteristics of the liquid behavior in the sloshing tank were obtained along with the impact pressure on the wall and the height of the free surface along the wall. These basic results can be used for the design of the actual vehicular fuel tank with the reduced sloshing noise.

• 한국자기학회지
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• 제22권5호
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• pp.183-187
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• 2012

본 논문에서는 수평진동이 있는 용기내 자유표면을 갖는 자성유체에 용기하부로부터 수직자장을 인가시킨 경우 유동을 실험하였다. 실험은 직사각형 및 원통형 용기에 대해 자성유체에 인가된 자기력이 공진주파수, 액면변위에 미치는 영향을 조사하였다. 인가자장의 증가는 최대 공진점 및 액면변위에 영향을 미치고 그 결과 표면파의 진폭과 슬로싱 유동의 변동주기를 변화시킨다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2401-2405
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• 2008

In the present study, a three-dimensional least square/level set based two-phase flow code was developed for the simulation of three-dimensional sloshing problems using finite element discretization. The present method can be utilized for the analysis of a free surface flow problem in a complex geometry due to the feature of FEM. Since the finite element method is employed for the spatial discretization of governing equations, an unstructured mesh can be naturally adopted for the level set simulation of a free surface flow without an additional load for the code development except that solution methods of the hyperbolic type redistancing and advection equations of the level set function should be devised in order to give a bounded solution on the unstructured mesh. From the numerical experiments of the present study, it is shown that the proposed method is both robust and accurate for the simulation of three-dimensional sloshing problems.

• 한국가시화정보학회지
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• 제21권1호
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• pp.31-39
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• 2023

Sloshing of the fluid having a free surface produces an impact force on a tank wall subjected to external excitation. This paper investigates the effect of cylindrical structures in a rectangular sloshing tank under translational harmonic excitations. By varying the number of installed cylinders in the tank, the characteristics of the free-surface deformation is experimentally observed, and the peak pressure on the tank wall is extracted by threshold values. To predict the peak pressure, the numerical simulation is also conducted using smoothed particle hydrodynamics (SPH), and the peak values are compared with the experimental results. Furthermore, pressure and velocity fields in the tank and free-surface shape are analyzed at the moment of impact.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권2호
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• pp.1-10
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• 2011

A new computational program, which is based on the CIP/CCUP(Constraint Interpolation Profile/CIP Combined Unified Procedure) method, has been developed to numerically analyse sloshing phenomena dealt as multiphase-flow problems. For the convection terms of Navier-Stokes equations, the RCIP(Rational function CIP) method was adopted and the THINC-WLIC(Tangent of Hyperbola for Interface Capturing-Weighted Line Interface Calculation) method was used to capture the air/water interface. To validate the present numerical method, two-dimensional dam-breaking and sloshing problems in a rectangular tank were solved by the developed method in a stationary Cartesian grid system. In the case of sloshing problems, simulations by using a improved MPS(Moving Particle Simulation) method, which is named as PNU-MPS(Pusan National University-MPS), were also carried out. The computational results are compared with those of experiments and most of the comparisons are reasonably good.