• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.213-213
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• 2022

본 논문은 슬로싱(Sloshing) 거동에 놓인 극저온 액체수소 화물창의 BOG 예측을 위한 CFD 해석 절차를 다루고 있다. 특히, 적재율(Filling Ratio)에 따라 달라지는 열 유입과 그에 따른 액체수소의 기화 경향을 파악하기 위한 목적으로 수행되었다. 액체수소와 기체수소의 혼재에 의한 다상 열유동(Multiphase-Thermal flow) 특성을 반영하고 유동에 따른 강제 대류 현상을 열유속에 반영하기 위한 CFD 해석을 수행하였다. 다상 유동 모델의 정확성을 검증하기 위하여 슬로싱 실험의 압력 계측 값과 해석의 압력 값 및 자유수면(Free surface) 형상을 비교하였다. 소형 C-Type 독립형 액화수소 탱크를 대상으로 슬로싱 유동과 BOG 발생을 수치적으로 예측하였다. 해석 과정에서 VOF(Volume of fraction) 모델과 Eulerian 모델을 모두 적용하여, 액체수소에 유입되는 열 유속(Heat flux)의 예측 정확성을 비교하였다. 슬로싱 유무에 따라 액체수소에 유입되는 열 유속을 비교하여 슬로싱 유동의 포함 여부에 따른 BOG 발생량의 변화를 제시하였으며, 최종적으로 액체수소의 충전율(Filling ratio) 별로 BOG 발생량의 경향성을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권5호
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• pp.313-319
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• 2016

액체가 부분적으로 채워져 있는 용기에서 발생하는 슬로싱 현상을 이해하고 이를 효과적으로 제어하는 것은 매우 중요하다. 선행 연구들이 대부분 사인파형(sinusoidal) 가진에 의한 슬로싱 및 공진 현상에 관심을 가진 반면, 본 연구에서는 산업 현장에서 액체 용기를 빠르게 이송시킬 때 발생하는 슬로싱을 이해하고 억제하고자 하였다. 즉, 사각 용기를 수평방향으로 빠르게 이송시킬 때 발생하는 2상 유동을 수치해석으로 구한 후, 용기의 속도 프로파일(특히 가속 및 감속 시간)이 슬로싱에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 용기의 가감속 시간이 1차 모드 고유주기의 정수배가 될 때 슬로싱이 상당히 억제되는 것을 관찰하였고, 이는 슬로싱 억제 방안으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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• pp.80-81
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• 2002

비행체의 액체 저장탱크에서의 슬로싱 현상은 비행체의 조정 안정성 상실은 물론 구조적인 파손이 발생하여 인명 및 재정 손실이 초래 될 수 있다. 또한 최근 대형 선박에서의 액체 저장탱크에서도 슬로싱 문제는 주요한 관심사로 되어 있다. 선진기술국에서는 이러한 슬로싱 문제를 해결하기 위해 많은 관심을 쏟아 왔으나 국내에서는 체계적인 연구가 미흡한 실정이다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1087-1090
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• 2003

In this study, experimental procedures were suggested to investigate the sloshing behavior of a liquid storage tank subjected to inevitably external vibrating conditions. For this purpose. liquid storage tank with rectangular cross section was made of an acrylic resin for the visualization of liquid fluctuation. A specially designed vibrator was used to provide a specified vibrating condition to the liquid storage tank. Extrapolation technique was applied to determine sloshing natural frequency by using various sloshing frequencies at each vibrating displacement and liquid contents at a fixed vibrating frequency. Sloshing mode was also determined from continuous images or liquid fluctuation captured from a video camera. In addition, change in the height of the liquid free surface was measured by using a floating target and a laser displacement sensor. It is found that the suggested method can be applicable to identify the sloshing behavior of liquid storage tank with rectangular cross section.

• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.89-94
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• 2010

액체로켓 기체공급계는 추진제를 요구되는 유량, 온도, 압력으로 엔진에 공급하여야 한다. 이를 위한 정상상태의 공급특성은 기존의 열역학 및 열전달, 유체역학 이론을 적용하여 해석하며 방법론이 잘 정립되어 있다. 발사체의 비행 중에 발생하는 탱크와 공급배관에서의 추진제의 진동은 정상상태의 공급특성을 변하게 하며 추진제공급 요구조건을 만족시키지 못하게 한다. 이러한 진동을 발생시키는 것으로서 발사체의 가속도로 인한 슬로싱 및 엔진의 추력섭동에 의해 배관 내 추진제가 진동하는 포고 불안정이 있다. 포고와 슬로싱에 의한 발사체 제어와 구조측면에서 미치는 영향에 대해서는 기존에 많은 연구가 있으나 추진제 공급특성에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 추진제의 진동이 엔진으로의 추진제 공급에 미치는 영향을 기존 자료를 이용하여 살펴보고 진동을 제어하기 위한 기구를 살펴본다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권5호
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• pp.311-320
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• 2017

액체가 부분적으로 채워져 있는 용기를 고속으로 이송시키면 슬로싱이 발생하므로 신속한 이송 및 조정 안정성을 위해 슬로싱을 억제할 필요가 있다. 본 연구에서는 사각용기를 수평방향으로 이송시킬 때 삼각형 속도 프로파일의 가속도 크기와 가감속 시간이 슬로싱에 미치는 영향을 수치해석적으로 연구하였다. 선행연구에서는 슬로싱의 1차 모드만을 고려하여 용기의 가감속 시간이 1차 고유 주기와 일치할 때 슬로싱이 상당히 억제됨을 보고한 바 있다. 반면 본 연구에서는 CFD 해석을 통해 슬로싱이 최소가 되는 가감속 시간을 찾고, 1차 모드 이외에 고차 모드를 함께 고려하여 이를 설명하였다. 또한, 질량과 스프링에 기반한 등가 모델을 이용한 해석을 수행하고 CFD 결과와 비교함으로써, 등가 모델의 정확성을 평가하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.314-317
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• 2002

The sloshing phenomenon sometimes happens to be occurred in the liquid storage tank due to the unexpected and/or inevitable vibrating conditions and may result in severe effects on the structural stability. This study deals with the development of experimental techniques for the evaluation of sloshing behavior in the liquid storage tank and for the identification of natural frequencies and mode shapes by varying with various vibrating conditions. In addition, suitable method is suggested to minimize the sloshing effect on the liquid storage tank and its validity is experimentally investigate d.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 춘계학술대회논문집
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• pp.917-920
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• 2003

The sloshing phenomenon sometimes happens to occur in a liquid fuel tank due to the unexpected and/or inevitable vibrating conditions and may result in severe effects on the structural stability. This study deals with the development of experimental techniques for the evaluation of sloshing behaviors in the liquid fuel tank and for the identification of natural frequencies and mode shapes by varying with various vibrating conditions. Measurements of the pressure and load acting on the side surface of vibrated liquid fuel tank are carried in order to identify the effects of sloshing phenomenon by using various types of baffles. The results show that the baffles can be used to minimize the sloshing phenomenon in liquid fuel tank effectively

• 한국해양공학회지
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• 제8권2호
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• pp.93-104
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• 1994

Recently in the design of super tankers or LNG carriers which transport a large amount of liquid in the cargo holds, the structural damage due to liquid sloshing becomes an important problem. The impact pressure from sloshing is most violent when the liquid motion of a partially filled tank is in resonance with the motion of a ship. In this paper the sloshing natural periods in liquid cargo tanks are estimated for partially filled tanks with various geometries. Especially the sloshing periods of baffled tanks which are often installed to reduce liquid motion and sloshing forces are calculated. A variational method is adopted to analyze the baffled tank of arbitrary filling depth of liquid. In this approach the liquid domain is divided into several subdomains in which the analytic solutions are potential energy are calculated from the velocity potentials in eachsubdomain. By minimizing the Hamilton's functional, the sloshing natural periods are estimated and the results are compared with experimental and numerical results.