본 연구에서는 태풍 나크리에 의한 해운대 해수욕장의 쇄파대 수리특성을 SWASH 모형을 이용하여 분석하였다. 국립해양조사원에서 제공하는 파랑관측자료를 바탕으로 태풍 나크리 내습 시의 대표파를 선정하였다. 수치모형에서 입사파는 JONSWAP Spectrum에 의한 불규칙파로 선정하였다. SWASH 모형에 의해 산정된 해빈류 패턴은 현지관측자료와 비교하였으며 수치모형에서 산정된 최대소상고는 비디오 모니터링 자료 및 경험식과 비교하였다. 최대소상고의 위치는 비디오 모니터링 자료에 나타난 파흔을 이용하여 유추하였으며 태풍 NAKRI(1412) 내습 시 S 계열의 파랑이 지배적으로 작용하였으며 동백섬측에서 미포측으로 연안류가, 해운대 해수욕장 중앙부근에서 이안류가 발생하였다. SWASH 모형을 이용하여 산정한 최대소상고(1.15 m)는 비디오 모니터링 자료(1.26 m)와 유사한 경향성을 나타냈으며 Stockdon et al.에 의해 제시된 경험식(1.33m)과 비교적 유사하게 나타났다.
The fatigue strength analysis of VLFS is carried out by using a 3-dimensional plate finite element model with a zooming technology which performs the modeling of wide portions of the structure by a coarse mesh but the concerned parts by a very fine mesh of t by t level. And a stepwise substructure modeling technique for global loading conditions is applied which uses the motion response of the global structure from 2-D plate hydroelastic analysis as the enforcing nodal displacements of the concern 3-D structural zooming model. Seven incident wave angles and whole ranges of frequency domains of wave spectrum are considered. In order to consider the effect of breakwater, the modified JONSWAP wave spectrum is used. Applying the wave data of installation region, the longterm spectrum analysis is done based on stochastic process and the fatigue life of the structure is estimated. Finally some design considerations from the view point of fatigue strength analysis of VLFS are discussed.
The wind can be stronger and steadier further from shore, but water depth is also deeper. Then bottom-mounted towers are not feasible, and floating turbines are more competitive. There are additional motions in an offshore floating wind turbine, which results in a more complex aerodynamics operating environment for the turbine rotor. Many aerodynamic analysis methods rely on blade element momentum theory to investigate aerodynamic load, which are not valid in vortex ring state that occurs in floating wind turbine operations. So, vortex lattice method, which is more physical, was used in this analysis. Floating platform's prescribed positions were calculated in the time domain by using floating system RAO and waves that are simulated using JONSWAP spectrum. The average value of in-plane aerodynamic force increase, but the value of out-of-plane force decrease. The maximum variation aerodynamic force abruptly increases in severe sea state. Especially, as the pitch motion of the barge platform is large, this motion should be avoided to decrease the aerodynamic load variation.
The dynamic performance of the wave energy converter (WEC) rotor with different geometric parameters such as depth of submergence and beak angle has been assessed by considering the linear potential flow theory using WAMIT solver and along with the computational fluid dynamics (CFD). The effect of viscous damping is incorporated by conducting numerical free decay test using CFD. The hydrodynamic coefficients obtained from the WAMIT, viscous damping from the CFD and estimated PTO damping are used to solve the equation of motion to obtain the final pitch response, mean optimal power and capture width. The viscous damping is almost 0.9 to 4.6 times when compared to the actual damping. It is observed that by neglecting the viscous damping the pitch response and power are overestimated when compared to the without viscous damping. The performance of the pitch WEC rotor in the Jeju western coast at the Chagwido is analyzed using Joint North Sea Wave Project (JONSWAP) spectrum and square-root of average extracted power is obtained. The performance of WEC rotor with depth of submergence 2.8 m and beak angle $60^{\circ}$ found to be good compared to the other rotors.
Osgouei, Arash Dalili;Poursorkhabi, Ramin Vafaei;Hosseini, Hamed;Qader, Diyar N.;Maleki, Ahmad;Ahmadi, Hamid
Structural Engineering and Mechanics
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제83권1호
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pp.53-66
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2022
The main objective of the present research was investigating the effects of a floating wave barrier installed in front of an offshore jacket structure on the wave height, base shear, and overturning moment. A jacket model with the height of 4.55 m was fabricated and tested in the 402 m-long wave flume of NIMALA marine laboratory. The jacket was tested at the water depth of 4 m subjected to the random waves with a JONSWAP energy spectrum. Three input wave heights were chosen for the tests: 20 cm, 23 cm, and 28 cm. Two different cross sections with the same area were selected for the wave barrier: square and rhombus. Results showed that the average decrease in the jacket's base shear due to the presence of a floating wave barrier with square and rhombus cross section was 24.67% and 34.29%, respectively. The use of wave barriers with square and rhombus cross sections also resulted in 19.78% and 33.11% decrease in the jacket's overturning moment, respectively. Hence, it can be concluded that a floating wave barrier can significantly reduce the base shear and overturning moment in an offshore jacket structure; and a rhombus cross section is more effective than an equivalent square section.
Dynamic response analysis of offshore triceratops with stiffened buoyant legs under impact and non-impact waves is presented. Triceratops is relatively new-generation complaint platform being explored in the recent past for its suitability in ultra-deep waters. Buoyant legs support the deck through ball joints, which partially isolate the deck by not transferring rotation from legs to the deck. Buoyant legs are interconnected using equally spaced stiffeners, inducing more integral action in dispersing the encountered wave loads. Two typical nonlinear waves under very high sea state are used to simulate impact and non-impact waves. Parameters of JONSWAP spectrum are chosen to produce waves with high vertical and horizontal asymmetries. Impact waves are simulated by steep, front asymmetric waves while non-impact waves are simulated using Stokes nonlinear irregular waves. Based on the numerical analyses presented, it is seen that the platform experiences both steady state (springing) and transient response (ringing) of high amplitudes. Response of the deck shows significant reduction in rotational degrees-of-freedom due to isolation offered by ball joints. Weak-asymmetric waves, resulting in non-impact waves cause steady state response. Beat phenomenon is noticed in almost all degrees-of-freedom but values in sway, roll and yaw are considerably low as angle of incidence is zero degrees. Impact waves cause response in higher frequencies; bursting nature of pitch response is a clear manifestation of the effect of impact waves on buoyant legs. Non-impact waves cause response similar to that of a beating phenomenon in all active degrees-of-freedom, which otherwise would not be present under normal loading. Power spectral density plots show energy content of response for a wide bandwidth of frequencies, indicating an alarming behaviour apart from being highly nonlinear. Heave, being one of the stiff degrees-of-freedom is triggered under non-impact waves, which resulted in tether tension variation under non-impact waves as well. Reduced deck response aids functional requirements of triceratops even under impact and non-impact waves. Stiffened group of buoyant legs enable a monolithic behaviour, enhancing stiffness in vertical plane.
In this study, to predict the effect of beach nourishment at Haeundae Beach, the waves and wave-induced currents were compared before and after beach nourishment using the XBEACH model. Representative wave conditions were determined for the data observed during 2014 (KHOA). Then, the Hs,max and Hs,1/10 values, and their prevalent directions, were used in the numerical modeling input data. A variable grid system was used for the $5km{\times}2.5km$ model areas, and irregular waves based on the JONSWAP spectrum were given as incident wave conditions. In the summer season, eastward wave-induced currents were developed along the beach by the incident wave direction. Before the beach nourishment, the maximum speed around the surf zone was 1.2-1.5 m/s in the central zone of the beach, whereas the maximum speed increased to 1.4-1.6 m/s at the same areas when the currents toward Mipo Harbor were blocked as an effect of the groins after the beach nourishment. In the winter season, westward wave-induced currents were developed along the beach by the incident wave direction. After the beach nourishment, the maximum current speed increased slightly around the surf zone in the central area of the beach, and the littoral current speed decreased at the submerged breakwaters located at Dongbaek Island. As a result, after the beach nourishment, the maximum wave-induced currents increased about 10% in the surf zone of the central area of the beach.
Concepts of submerged floating tunnels (SFTs) for land connection have been continuously suggested and developed by several researchers and institutes. To maintain their predefined positions under various dynamic environmental loading conditions, the submerged floating tunnels should be effectively moored by reasonable mooring systems. With rational mooring systems, the design of SFTs should be confirmed to satisfy the structural safety, fatigue, and operability design criteria related to tunnel motion, internal forces, structural stresses, and the fatigue life of the main structural members. This paper presents a feasibility study of a submerged floating tunnel moored by an inclined tendon system. The basic structural concept was developed based on the concept of conventional cable-stayed bridges to minimize the seabed excavation, penetration, and anchoring work by applying tower-inclined tendon systems instead of conventional tendons with individual seabed anchors. To evaluate the structural performance of the new type of SFT, a hydrodynamic analysis was performed in the time domain using the commercial nonlinear finite element code ABAQUS-AQUA. For the main dynamic environmental loading condition, an irregular wave load was examined. A JONSWAP wave spectrum was used to generate a time-series wave-induced hydrodynamic load considering the specific significant wave height and peak period for predetermined wave conditions. By performing a time-domain hydrodynamic analysis on the submerged floating structure under irregular waves, the motional characteristics, structural stresses, and fatigue damage of the floating tunnel and mooring members were analyzed to evaluate the structural safety and fatigue performance. According to the analytical study, the suggested conceptual model for SFTs shows very good hydrodynamic structural performance. It can be concluded that the concept can be considered as a reasonable structural type of SFT.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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