• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.420-425
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• 2006

Measurements results of flow-structure-interactions (FSI) of an air-lifted body are introduced. An adaptive stereoscopic-PIV system has been constructed for the measurements of the air-lifted body. The measurement system consists of two cameras and optical sensors. The flow characteristics around a lifted cylinder body(length=60mmm, diameter =10mm, polystyrene) in the swirling flow field in a vertical pipe (length=600mm, inner diameter=) are investigated by the use of the constructed adaptive stereoscopic-PIV system. The images of the two cameras were used for the analysis of the flow fields around the floated cylinder body. The images of the cylinder body captured by the two cameras were used for the analyses of its motions. Four optical sensors (LED) were used for the detection of the postures of the freely-lifted cylinder body. The FSI analyses have been carried out to find the physical conditions at which the floating body is stabilized with its upright postures.

• 동력기계공학회지
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• 제9권4호
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• pp.65-70
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• 2005

A liquid storage rectangular tank structures are used in many fields of civil, mechanical and marine engineering. Especially, Ship structures have many tanks in contact with inner or outer fluid, like ballast, fuel and cargo tanks. Fatigue damages are sometimes observed in these tanks which seem to be caused by resonance with exciting force of engine and propeller. Vibration characteristics of these thin walled tanks in contact with fluid near engine propeller are strongly affected by added mass of containing fluid. Therefore it is essentially important to estimate the added mass effect to predict vibration of the tank structures. Many authors have studied vibration of cylindrical and rectangular tanks structures containing fluid. Few research on dynamic interaction among tank walls through fluid are reported in the vibration of rectangular tanks recently. In case of rectangular tanks, structural coupling between adjacent panels and effect of vibration modes of multiple panels on added mass have to be considered. In the present paper, coupling effect between panels of tank structure on added mass of containing fluid, the effect of structural constraint between panels on each vibration mode for fluid region have investigated numerically and experimentally.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권1호
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• pp.9-16
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• 2013

최근 환경적 요인으로 친환경 에너지나 효율성이 높은 에너지관리 기술에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 그 중에서 열교환기는 역사가 오래된 기계장치 이지만 최근 온실가스 저감을 위해 항공기 등에 응용을 시도함에 따라 그 가치가 증가하고 있다. 또한 이러한 열교환기가 항공기 엔진에 적용될 경우 고온, 고압의 조건을 견디어야 함으로 기계적 건전성 평가는 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 관형 열교환기의 취약부인 브레이징 접합부의 국부적인 물성분포 분석과 유체-고체 연성해석을 통하여 구조적 안전성을 평가하였다. U자형 단일 곡관을 제작하여 해석과 실험을 통하여 신뢰성을 검증하였고 브레이징 조건 변경을 통하여 재료 분포를 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.309-316
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• 2011

일반적으로 카누는 목재나 FRP 등으로 제작된다. 그러나 소비자들은 기존의 재료에 비하여 염가이면서 친환경 재료를 선호한다. 특히, 선진국에서는 일부 선박에 대하여 FRP 선체 제조를 금지하는 법안을 발표하고 이에 따른 국제협약을 제정하였다. 폴리에틸렌은 식료품 용기나 의료용 용기로 널리 사용되는 재료로서 리사이클 가능한 재료이다. 본 연구에서는 카누 선체 재료로 폴리에틸렌으로 선정하였으며 선형설계는 상용 선형 설계 프로그램인 3D Boat Design을 이용하여 수행하였다. 카누 구조하중은 우선 ANSYS CFX R12.1을 이용하여 선체에 작용되는 압력 분포를 구하고 이것을 ANSYS WORKBENCH R12.1로 넘겨 선체 압력 하중과 패들러 하중을 동시에 고려하였다. 카누 각 치수를 설계변수화하여 응력과 무게를 최소화하는 최적화 과정을 반응표면방법과 만족도 함수를 이용하여 수행하였다. 개발된 카누는 운항시험에서 직진성이나 안정성은 우수하나 운반성과 선회성 및 속도는 보통인 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.512-519
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• 2023

소음공해는 인간과 해양환경에 악영향을 끼치며, 선박과 해양구조물에서 발생하는 유동소음을 예측을 통해 소음에 대한 안전성을 평가하고 해양환경을 보존할 수 있다. 기존 수중구조 유동소음 해석기법은 전산유체역학과 FW-H음향상사식을 이용한 하이브리드법 기반이다. FW-H는 무한공간에서의 음향전파를 가정하여 소음해석을 수행하기 때문에 음파의 반사와 산란, 회절의 영향이 나타나는 근접장 해석이 제한적이다. 반면 격자볼츠만기법 기반의 직접법 유동소음해석을 수행하면 근접장 음향효과를 소음해석에 반영할 수 있다. 직접법 해석은 유동과 소음이 연성된 해석이 수행되고 구조경계에서의 반사와 회절, 유동에 의한 매질 불균일성에 따른 산란효과가 반영된다. 그간 격자볼츠만기법이 수중조건에서 수치적으로 불안정하여 수중환경에 적용이 불가능했다. 하지만 수중환경에서 사용할 수 있는 DM-TS 격자볼츠만기법 충돌연산자가 개발되어 수중으로 확장이 가능해졌다. 본 연구에서는 파이프내 원형구멍에 대하여 격자볼츠만기법 해석을 수행해 수중 유동소음해석이 가능함을 보였다. 격자볼츠만기법 해석을 통해 도출한 유동과 소음을 각각 실험과 비교하여 해석의 신뢰도를 확보하였다. 파이프내 유동소음에 의한 주요 압력 피크가 해석에 반영되었으며 이를 통해 격자볼츠만기법을 이용한 근접장 유동소음해석이 가능함을 확인했다.

• 대한조선학회논문집
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• 제45권6호
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• pp.726-734
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• 2008

While the structural safety assessment of Cargo Containment System(CCS) in membrane type LNG carriers has to be carried out in consideration of sloshing impact pressure, it is very difficult to figure out its dynamic response behaviors due to its very complex structural arrangements/materials and complicated phenomena of sloshing impact loading. For the development of its original technique, it is necessary to understand the characteristics of dynamic response behavior of CCS structure under sloshing impact pressure. In this study, for the exact understanding of dynamic response behavior of CCS structure in membrane Mark III type LNG carriers under sloshing impact pressure, its wet drop impact response analyses were carried out by using Fluid-Structure Interaction(FSI) analysis technique of LS-DYNA code, and were also validated through a series of wet drop experiments for the enhancement of more accurate shock response analysis technique. It might be thought that the structural response behaviors of impact response analysis, such as impact pressure impulses and resulted strain time histories, generally showed very good agreement with experimental ones with very appropriate use of FSI analysis technique of LS-DYNA code, finite element modeling and material properties of CCS structure, finite element modeling and equation of state(EOS) of fluid domain.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.46-52
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• 2015

Pump-turbine system is widely used by the hydropower industry for stabilizing the electrical grid in the vast growing economy of most developed countries. This study only investigates the Fluid-structure Interaction (FSI) analysis of the pump-turbine system at various operating conditions. The FSI analysis can show how reliable each component of the system is by providing the engineer with a better understanding of high stress and deformation points, which could reduce the lifespan of the pump-turbine. Pump-turbine components are categorized in two parts, pressurized static parts and movable stressed parts. The fixed parts include the spiral casing, top and bottom cover, stay vane and draft tube. The movable parts include guide vanes and impeller blades. Fine hexahedral numerical grids were used for CFD calculation and fine tetrahedral grids were used for structural analysis with imported load solution mapping greater than 90 %. The maximum equivalent stress are much smaller than the material yield stress, and the maximum equivalent stress showed an increasing tendency with the varying of operating conditions from partial to excessive at both modes. In addition, the total deformation of all the operating conditions showed a small magnitude, which have quite small influence on the structural stability. It can be conjectured that this system can be safely implemented.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권1호
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• pp.38-45
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• 2019

In this paper, the stability of the tunnel boring machine (TBM), used in tunnel excavation, according to the thrust force of the thrust jack was investigated. The existing hydraulic cylinder analysis method is fluid-structure interaction (FSI) analysis, where all of the flow setting and dynamic characteristics should be considered. Therefore, there is a need for a method to solve this problem simply and quickly. To facilitate this, the theoretical pressure in the hydraulic cylinder was calculated and compared with the analytical and experimental results. In the case of the analysis, the pressure generated inside the cylinder was analyzed statically, considering the operating characteristics of the shield TBM, and the stress and pressure were calculated. This method simplifies the analysis environment and shortens the analysis time compared to the existing analysis method. The obtained theoretical and analytical data were compared with the measured data during actual tunneling, and the analysis and experimental data showed a relative error of approximately 23.89%.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.522-529
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• 2017

Air gun shock system is used as an alternative energy source as part of the attempt to overcome the restrictions of economical expense and environmental damage, etc., due to the use of explosives for the UNDerwater EXplosion (UNDEX) shock test. The objectivity of this study is to develop the simulation technique of air gun shock test for the design of model-scale one for the near field non-explosive UNDEX test through its verification with full-scale SERCEL shock test result. Underwater blasting response analysis of full-scale air gun shock test was carried out using highly advanced M&S (Modeling & Simulation) system of FSI (Fluid-Structure Interaction) analysis technique of LS-DYNA code, and was verified by comparing its shock characteristics and behaviors with the results of air gun shock test.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.9-18
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• 2016

고층빌딩이나 해양 라이저와 같은 세장 구조물은 구조시스템의 동적 불안정의 주요 원인인 와류유기진동(vortex-induced vibration, VIV)에 의한 동하중에 매우 취약하다. 와류유기진동이 라이저의 고유진동수 영역에서 발생하는 경우 Lock-in현상으로 피로파괴의 우려가 있다. 본 논문에서는 Lock-in 영역에서 구조물과 유동의 동적거동에 대한 수치해석을 다루었으며, 유동조건 변화에도 불구하고 공진 주파수가 유지되는 현상에 대해 분석하였으며, 유입유동에 대해 수직방향으로 자유진동하는 1자유도의 2차원 원형실린더 단면에 대한 비정상 층류를 가정하였다. 각 시간 단계에서 물체의 움직임을 고려하여 유동장 격자를 재생성하며 비정상 유동과 물체의 운동에 대한 지배방정식을 순차적으로 수치해석하여 유체-구조 연성해석을 수행하였다. 결과는 선행연구와 잘 일치함을 보여주었고, Lock-in 현상에 대한 특성을 잘 나타내었다. Lock-in 영역에서는 양력뿐만 아니라 항력도 크게 증가함을 보여주었으며, 실린더의 수직변위는 직경의 20%까지 이름을 나타내었다. 양력과 수직변위의 상관분석을 통해 실린더가 Lock-in 영역에서 양력과 수직변위의 위상차가 동기로부터 반동기로 천이함을 확인하였으며, 이러한 변화가 Lock-in 영역에서 나타나는 공진거동의 원인이 되는 것으로 판된되었다.