• 대한조선학회논문집
• /
• 제55권4호
• /
• pp.321-329
• /
• 2018

Resonance phenomena occurs at large vertical pump which is operating to cool down the hot steam using sea water in the power plant. To avoid the resonance, the natural frequency needs to be isolated about 20% from motor operating speed. Yet, excessive vibration occurs especially at low tide. At first, natural frequency of the whole pump system and each part is calculated using ANSYS. As it is revealed in the previous journal papers that only circular pipe part is related to resonance, the FSI technique is applied for free vibration analysis. The natural frequency is reduced to 60% (compared to that) of the frequency measured in air as it is similar to other published results. And the frequency obtained by finite element analysis is almost same to that obtained from modal test. Based on the accurate finite element model and analysis, design change is tried to avoid the resonance by changing the thickness of pipe and base supporting plate. In stead of doing optimization process, design sensitivity is computed and used to find such designs to avoid resonance.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
• /
• 제5권2호
• /
• pp.263-276
• /
• 2013

Most yacht sails are made of thin fabric, and they have a cambered shape to generate lift force; however, their shape can be easily deformed by wind pressure. Deformation of the sail shape changes the flow characteristics over the sail, which in turn further deforms the sail shape. Therefore, fluid-structure interaction (FSI) analysis is applied for the precise evaluation or optimization of the sail design. In this study, fluid flow analyses are performed for the main sail of a 30-foot yacht, and the results are applied to loading conditions for structural analyses. By applying the supporting forces from the rig, such as the mast and boom-end outhaul, as boundary conditions for structural analysis, the deformed sail shape is identified. Both the flow analyses and the structural analyses are iteratively carried out for the deformed sail shape. A comparison of the flow characteristics and surface pressures over the deformed sail shape with those over the initial shape shows that a considerable difference exists between the two and that FSI analysis is suitable for application to sail design.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제38권6호
• /
• pp.547-556
• /
• 2014

본 논문에서는 15,000 마력급 원심식 압축기 임펠러 블레이드에 대한 단방향 유체-구조 연성해석 및 응답표면법을 이용한 형상최적설계를 제시하였다. 임펠러 블레이드의 형상은 공력 성능에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 유체의 압력과 원심력에 의한 임펠러의 구조적 안전성에도 큰 영향을 미치므로 유체-구조 연성해석을 함께 고려한 형상최적설계가 필요한 분야이다. 본 논문에서 유체-구조 연성해석의 유체영역과 구조영역을 ANSYS CFX와 Mechanical을 사용하여 각각 해석하였다. 실험계획법을 기반으로 유체 및 구조해석 결과에 대한 응답표면을 생성하여 구조적 안전성 및 압축비를 제한조건으로 하고 임펠러의 효율을 최대화하는 임펠러 블레이드의 형상최적설계를 수행하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제26권5호
• /
• pp.35-43
• /
• 2022

본 연구에서는 고체추진제를 사용하는 closed bomb test(CBT)의 연소에 대한 정밀 모델링 및 해석을 수행하였다. 기상과 고상을 동시에 해석하기 위해 fluid structure interaction(FSI) 기법을 사용하였으며 기체상과 그레인의 연소해석은 Eulerian 방법을, 그레인의 이동은 Lagrangian 방법을 적용하였다. 고체상의 그레인과 연소가스의 상호 작용은 소스텀을 통해 완전 결합(fully coupled) 되도록 하였다. 그레인의 연소거리와 연소면의 이동을 모사하기 위하여 volume of fluid(VOF) 방법을 사용하였고, 그레인에 작용하는 힘은 그레인 연소면에 작용하는 압력과 중력을 고려하고, VOF의 속도항에 그레인 연소속도와 그레인 이동속도를 고려하였다. 개발한 수치모델을 바탕으로 1개와 3개 그레인에 대한 연소해석을 수행하여 실험결과와 비교 검증하였다. 연소시에 나타나는 압력 섭동에 대한 음향장을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권6호
• /
• pp.532-540
• /
• 2008

최근 구조변형을 고려한 항공기의 공력특성을 계산하는데 필요한 CFD와 CSD 기법이 연계된 FSI 시스템에 관한 관심이 증대하고 있다. 본 연구에서는 유체유발 구조 변형을 고려한 수렴된 구조형상에 대한 공력특성 예측을 위해 유체-구조 연계 시스템인 FSI(Fluid- Structure Interaction)를 구축하였다. 각 모듈의 연계, 특히 CSD와 CFD의 결합 및 변형된 형상에 대한 공력격자 재생성을 위해 VSI(Volume Spline Interpolation)와 격자 변형 코드를 개발하였으며, 공력과 구조의 해석 모듈로 상용 프로그램인 FLUENT와 NASTRAN을 사용하였다. 구축된 시스템을 DLR-F4 날개에 적용하여 정적 유체-구조 연구를 수행하였으며, 그 결과 마하수 0.75에서 변형된 형상에 대한 양력 및 항력 계수는 약 20.26%, 18.5% 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제22권7호
• /
• pp.401-409
• /
• 2018

Performance-based seismic evaluation is usually done by considering simplified models for the liquid storage tanks therefore, it is important to validate those simplified models before conducting such evaluation. The purpose of this study is to compare the seismic response results of the FSI (fluid-structure interaction) model and the simplified models for the cylindrical liquid storage tanks and to verify the applicability of the simplified models for estimating failure probability. Seismic analyses were carried out for two types of storage tanks with different aspect ratios (H/D) of 0.45 and 0.86. FSI model represents detailed 3D fluid-structure interaction model and simplified models are modeled as cantilever mass-spring model, frame type mass-spring model and shell type mass-spring model, considering impulsive and convective components. Seismic analyses were performed with modal analysis followed by time history analysis. Analysis results from all the models were verified by comparing with the results calculated by the code and literature. The results from simplified models show good agreement with the ones from detailed FSI model and calculated results from code and literature, confirming that all three types of simplified models are very valid for conducting failure probability analysis of the cylindrical liquid storage tanks.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권11호
• /
• pp.5371-5376
• /
• 2013

메인스타팅 에어밸브는 선박에서 최초 시동을 위해 장착되는 요소로서 운전 시에는 공기를 차단하는 역할을 한다. 본 연구에서는 기 개발된 50A 메인스타팅 에어밸브의 형상을 기초로 80A 메인스타팅 에어밸브의 기초설계를 제시하였고, 80A 메인스타팅 에어밸브의 개념설계는 CATIA를 이용하여 완성되었다. 그리고 압력분포 및 속도분포등의 유동특성을 검토하기 위해서 유동해석을 수행하였고, 이어서 FSI를 이용한 구조해석을 수행하였다. 이상의 수치해석을 위하여 ANSYS 및 ANSYS CFX 프로그램을 이용하였다. 밸브 몸체의 과도한 중량은 인접 구조요소의 강도를 저해시킬 수 있고 유동특성에도 좋지 못한 영향을 줄 수 있다. 본 논문에서는 80A 밸브의 경량화 설계를 강도성능의 요구조건을 고려하여 제시하였다. 최종 제시한 밸브는 7kg의 경량화를 이루었고 최대응력도 설계기준을 만족시켰다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제29권2호
• /
• pp.179-185
• /
• 2016

본 연구에서는 고체추진기관의 2차원 축대칭 FSI 해석에서 CSS 및 ISS 기법의 수치 안정성을 고찰하였다. 이를 위하여 CSS 및 ISS 기법을 2차원 축대칭 FSI 수치해석 알고리즘에 구현한 프로그램을 작성하고, 이를 ACM 및 BCM 고체추진기관의 복합거동 해석에 사용하였다. 해석 결과들을 비교 분석하여 ISS 기법이 고체추진기관 FSI 해석의 수치 안정성 개선에 효과적인지 검토하였다. 연구결과, ISS 기법을 적용한 FSI 해석은 시스템 시간간격이 작아질수록 수치적 수렴성을 보이며, CSS 기법과 다르게 시간이 진행되어도 수치해의 진동이 발산하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 ISS 기법을 사용하면 ACM 및 BCM의 FSI 해석에 CSS 기법을 이용할 시 나타나는 수치 불안정성을 개선할 수 있음을 확인하였다.

• 전산구조공학
• /
• 제36권2호
• /
• pp.24-30
• /
• 2023

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
• /
• pp.557-560
• /
• 2011

In the present paper, the sloshing resistance performance of an LNG carrier insulation system is evaluated by fluid-structure interaction (FSI) analysis. For this analysis, the arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) method is adopted to accurately calculate the structural behavior induced by internal LNG motion of a KC-1 type LNG carrier cargo tank. In addition, the global-local analysis method is introduced to reduce computational time and cost. The global model is built from shell elements to reduce the sloshing analysis time. The proposed novel analysis techniques can potentially be used to evaluate the structural integrity of LNG carrier insulation systems.