• 한국지진공학회논문집
• /
• 제7권2호
• /
• pp.21-27
• /
• 2003

일반적으로 유체-구조물 상호작용을 고려한 유체속 구조물들의 지진 및 진동해석에는 주어진 시스템에 대한 유체부가질량을 추정하여 구조물관 연계하는 단순해석 방법을 주로 사용한다. 실제로 유체속 구조물의 응답특성은 유체부가질량 뿐만 아니라 유체점성으로 인한 감쇠영향을 받으며 이들은 모두 연계항을 갖는 복잡한 행렬 형태로 나타난다. 본 연구에서는 비점성 및 점성 유체에 대한 Navier-Stokes 지배방정식의 선형화를 통한 유한요소 정식화를 유도하였다. 이를 이용하여 유한요소 해석 프로그램을 작성하고 6각형 단면특성을 갖는 액체금속로 노심에 대하여 덕트집합체 사이의 유체간격과 레이놀즈수 변화에 따른 유체부가질량과 유체감쇠에 대한 유한 요소 해석을 수행한 결과, 유체간격이 줄어들수록 유체부가질량은 유체점성의 영향을 크게 받고 유체감쇠는 점성으로 인하여 레이놀즈수의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한 편심을 갖는 동축원통에 대한 유한요소 해석결과, 편심이 증가할수록 유체부가질량은 크게 증가하지만 유체감쇠는 편심이 작은 경우 거의 변화가 없으며 어느 일정 수준이상으로 편심이 커질 경우에는 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
• /
• 제17권2호
• /
• pp.85-89
• /
• 2013

한국형 LNG선 화물창(KC-1)의 개발은 LNG선의 핵심기술인 화물창시스템의 원천기술을 확보하여 외화절감 및 조선 산업의 경쟁력을 높이는데 그 목적이 있다. 화물창 내부의 액체가 선박의 모션에 의해 생기는 슬로싱 충격 하중에 대한 LNG선의 화물창의 구조 안전성 평가는 중요한 설계 요소가 되었다. 슬로싱 현상에 의한 구조 안전성을 평가하는 가장 이상적인 방법은 유체 영역과 화물창 구조의 상호 작용을 완벽하게 구현하는 것이다. 그러나 유체-구조 연성해석은 방대한 계산 시간과 결과의 정확성을 보장하기 어렵기 때문에 불규칙적인 슬로싱 압력을 삼각파의 형태로 이상화하여 구조 안전성을 평가하였다. 따라서 본 연구에서는 슬로싱 압력은 15/1000초 동안에 최대 10bar의 압력으로 가정한 삼각파로 고려하였고, 해석 결과 한국형 LNG선 화물창(KC-1)의 보냉 판넬은 슬로싱 하중에 대해 구조적으로 건전한 것으로 평가되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.877-880
• /
• 2017

원심압축기 임펠러의 블레이드는 고속회전과 정상유동 압력에 의한 정적하중이 가해진다. 동시에 임펠러와 디퓨저 베인 간 상호작용에 의해 발생하는 비정상 유동의 공력가진력이 공진조건에서 주기적으로 임펠러를 가진함에 따라 임펠러 블레이드의 고주기피로 파손이 발생할 수 있다. 이에 대한 정밀한 구조응답 예측을 위해 ANSYS를 이용한 비정상 유동 해석과 모드해석을 각기 수행하여 공력가진력과 주요 공진조건을 도출하였다. 이 후 공력-구조를 연계하는 단일방향의 강제진동 해석을 수행하고, 결과들을 토대로 고주기피로에 대한 안전도를 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제26권12호
• /
• pp.2541-2549
• /
• 2002

In order to study the vibration characteristics of fluid-structure interaction problem, two rectangular plates coupled with bounded fluid were investigated. Experimental modal analyses were carried out to extract the modal parameters of the system. Additionally. finite element modal analyses performed using a commercial computer code, ANSYS. The FEM solutions were compared with the experimental solutions to verify the finite element model. As a result, the comparison between the experiment and FEM results showed excellent agreement. The transverse vibration modes, in-phase and out-of-phase, were observed alternately in the fluid-coupled system. The thickness effect of the plates on the fluid-coupled natural frequencies and mode shapes was investigated for two different cases with the identical thickness and the unequal thickness. It was found that the coupled natural frequencies increase with the thickness for the identical plates regardless of the mode phase. The experimental and the finite element analysis results showed that the out-of-phase mode shapes were deviated from the symmetrical mode shapes in the plate transverse direction fur the unequal plate thickness case.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.248-257
• /
• 2011

본 연구에서는 규칙파동장에 있어서 인장계류된 원형부유체의 파랑응답해석에 2차원 Navier-Stokes solver에 기초한 새로운 수치파동수조모델을 제안하였다. 본 수치파동수조모델에서는 이동구조물과 유체와의 상호작용을 해석하기 위하여 직각좌표계에서 임의형상의 불투과경계를 갖는 구조물과 유체와의 연성해석이 가능한 IBM(Immersed Boundary Method)과 자유수면 추적을 위한 VOF(Volume of Fluid)법을 결합하였다. 부유체운동에 대한 수치결과를 기존의 FAVOR(Fractional Area Volume Obstacle Representation)법에 의한 계산결과 및 수리실험과 비교하였다. 게다가, 수치모델의 보다 자세한 검증을 위하여 원형부유체의 동요 및 자유수면변동에 관한 수리모형을 추가로 실시하였고, 제안된 수치모델의 범용성과 타당성을 검증하기 위하여 직사각형부유체에 대한 수치 및 수리실험도 병행하였다. 이로부터 추정된 수치계산결과는 실험결과를 잘 재현하고 있는 것으로 판단되었다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.139-148
• /
• 2000

본 연구에서는 유체가 채워진 착저식 유연막 구조물과 파와의 상호작용 문제를 유탄성 이론을 사용하여 살펴보았다. 먼저 동역학적 문제를 풀기에 앞서 유체로 채워진 유연막 내부에 일정한 압력이 작용하였을 때, 유연막의 형상과 막에 작용하는 초기장력을 정역학문제를 풀어 구한다. 동역학적 문제를 풀기 위하여 유체영역을 내부영역과 외부영역으로 나누어, 내부영역을 유연막을 경계로 영역 1과 영역 2로 다시 나눈다. 내부영역에서는 경계요소법을 사용하여 파동장을 풀고, 외부영역에서는 고유함수전개법을 사용하여 해를 구한다. 두 영역이 만나는 정합면에서 이미 구한 해를 정합시켜 완전한 해를 구한다. 유연막의 거동은 원주 좌표계를 사용하여 유도된 선형화된 막방정식을 사용하여 이때 외력은 영역 1과 영역 2의 압력차로 주어지므로 영역 1과 영역 2의 해는 막방정식을 통하여 연성된다. 유체가 채워진 착저식 유연막 방파제의 성능에 미치는 중요한 변수로는 유연막의 형상(폭, 높이)과 유연막 내부압력, 유체의 밀도이다. 설계변수들을 바꿔가면서 유연막에 의한 파랑제어 효과를 투과율을 통하여 살펴보았다. 또한 파의 입사각도에 따른 파랑제어 효과를 함께 고찰하였다. 수치계산결과는 Ohyama의 실험결과와 비교하였고 두 결과는 정량적인 값 차이가 나지만 정성적으로 일치하고 있음을 확인하였다. 적절히 설계된 유연막은 소형어항 보호용이나 레저용 방파제로 활용할 수 있는 가능성을 발견하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2019년도 추계학술대회
• /
• pp.150-152
• /
• 2019

본 연구에서는 3차원 수치조파수조기법을 이용하여 연안 구조물로 인한 파동장의 변화가 진동수주 파력발전장치의 유체동역학적 성능에 미치는 영향에 대한 분석을 수행하였다. 진동수주 파력발전장치는 선형 압력강하모델을 도입을 통해 시간에 따른 터빈-진동수주실간의 연성효과를 고려하여 수치적으로 모사하였다. 방파제 모델의 고려유무에 따라 반사특성의 변화로 인해 진동수주실 주변의 유동분포는 서로 다른 것으로 나타났다. 방파제로부터 포획된 파랑에너지는 방파제 전면의 평면상에 공간적으로 분포되었는데, 진동수주실 전면에 집중된 경우에 변환된 공력발전량은 급격히 높아졌다. 정상파 분포의 변화는 입사파장과 방파제의 길이의 관계에 따라 반복적으로 나타났으며, 이로 인한 진동수주실의 에너지변환 성능의 차이를 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제35권2호
• /
• pp.109-117
• /
• 2022

기존 화석 연료의 고갈 및 환경오염의 문제와 대용량 발전을 위하여 해양환경 및 자원을 이용한 친환경에너지 발전에 대한 연구 및 개발이 증가하고 있으며, 이 중 높은 발전 효율을 가진 해상태양광 발전에 대한 연구가 크게 증가하고 있다. 환경하중이 비교적 약한 내수조건과 달리, 환경하중이 강한 해양에서의 태양광 발전을 위해서는 더 강한 강성의 구조재를 사용해야 한다. 하지만, 구조재의 생산 가능성, 무게를 포함한 구조물 특성 및 경제적 효율성 등의 제약조건이 발생할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 부유식 방파제를 설치함으로써 태양광구조물에 작용하는 파랑하중을 감소시켜 구조재의 강성 강화를 최소화하고자 하였다. 부유식 방파제의 크기 및 구조물로부터의 거리를 변화하여 이에 따른 파랑하중 및 구조재 응력의 감소 정도를 확인하였다. 다수 부력체의 상호간섭을 고려한 파랑하중의 경우, 고차경계요소법(Higher-Order Boundary Element Emthod)을 이용해 산정하였으며, 구조재에 작용하는 응력은 유한요소법(Finite Element Method)을 통해 평가하였다. 각 조건에서의 최대응력을 분석 및 비교함으로써 해상태양광 발전 시스템에 대한 부유식 방파제의 영향을 확인하였으며, 부유식 방파제의 크기가 파랑하중 및 구조재 응력 감소에 큰 영향을 미침을 확인하였다.