In this paper, finite element method is applied for the numerical analysis of wave height distribution. The mild-slope equation is used as the basic equation. The key of this model is to impose the effect of nonlinear waves. Numerical results are presented and agreed well with the results from experimental measurements and other numerical analysis. The present method to determine wave height distribution can be broadly utilized for the analysis of new harbor and port designs in the future.
The global performance of the 5 MW OC4 semisubmersible floating wind turbine in random waves with or without steady/dynamic winds is numerically simulated by using the turbine-floater-mooring fully coupled dynamic analysis program FAST-CHARM3D in time domain. The numerical simulations are based on the complete second-order diffraction/radiation potential formulations along with nonlinear viscous-drag force estimations at the body's instantaneous position. The sensitivity of hull motions and mooring dynamics with varying wave-kinematics extrapolation methods above MWL(mean-water level) and column drag coefficients is investigated. The effects of steady and dynamic winds are also illustrated. When dynamic wind is added to the irregular waves, it additionally introduces low-frequency wind loading and aerodynamic damping. The numerically simulated results for the 5 MW OC4 semisubmersible floating wind turbine by FAST-CHARM3D are also extensively compared with the DeepCWind model-test results by Technip/NREL/UMaine. Those numerical-simulation results have good correlation with experimental results for all the cases considered.
Kim, Namwoo;Nam, Bo Woo;Cho, Yoonsang;Sung, Hong Gun;Hong, Sa Young
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.28
no.1
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pp.6-11
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2014
This paper presents the results of an experimental study of wave run-ups on a semi-submersible offshore structure. A series of model tests with a 1:80 scale ratio were carried out in the two-dimensional wave basin of MOERI/KIOST. The experimental model had two columns and one pontoon. The model was fixed and wave elevations were measured at five points per column. Two different draft (operational & survival) conditions and three wave heights were considered under regular wave conditions. First, the nonlinear characteristics of wave run-ups are discussed by using the time series data. Then, the wave heights are compared with numerical results based on the potential flow model. The comparison shows fairly good correlation between the experiments and computations. Finally, wave run-ups under the operational and survival conditions are suggested.
Kim, Sung-Soo;Kim, Soon-Dong;Kang, Donghoon;Lee, JongHyun;Lee, Seung Jae;Jung, Kwang Hyo
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.7
no.2
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pp.364-374
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2015
The purpose of this research is to compare and analyze the advanced speed of ships with different rudder controller in wavy condition by using a simulation. The commercial simulation tool named AQWA is used to develop the simulation of ship which has 3 degree of freedom. The nonlinear hydrodynamic force acting on hull, the propeller thrust and the rudder force are calculated by the additional subroutine which interlock with the commercial simulation tool, and the regular wave is used as the source of the external force for the simulation. Rudder rotational velocity and autopilot coefficients vary to make the different rudder controller. An advanced speed of ships depending on the rudder controller is analyzed after the autopilot simulations.
Kim, Jin-Ha;Hong, Sa-Young;Hong, Seok-Won;Hong, Sup
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.10a
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pp.155-160
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2002
In this paper, a compliant buoy mooring system of a floating cylindrical structure in shallow water depth is studied experimentally. The compliant buoy mooring system consists of four buoys, vertical mooring legs and horizontal mooring lines. A series of model test were carried out at KRISO ocean engineering basin for various mooring parameters; line length, pretension of mooring leg and mooring layouts and environmental conditions; regular and irregular waves combined with current and wind. The mooring line tensions and 6-DOF motions of the floating structure were measured using water-proof load cells and 3 CCD camera system. The results of a series of model tests were discussed on nonlinear motion behaviors of the floating structure and characterisitics of cumulative distributions of mooring line peak tensions.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.31
no.6
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pp.409-422
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2019
In this study, we carried out the 3D numerical simulation to investigate the hydraulic characteristics of Synchronous Edge wave known as the driving mechanism of beach cusp using the Tool Box called the ihFoam that has its roots on the OpenFoam. As a wave driver, RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes equation) and mass conservation equation are used. In doing so, we materialized short-crested waves known as the prerequisite for the formation of Synchronous Edge waves by generating two obliquely colliding Cnoidal waves. Numerical results show that as can be expected, flow velocity along the cross section where waves are focused are simulated to be much faster than the one along the cross section where waves are diverged. It is also shown that along the cross section where waves are focused, up-rush is moving much faster than its associated back-wash, but a duration period of up-rush is shortened, which complies the typical characteristics of nonlinear waves. On the other hand, due to the water-merging effect triggered by the redirected flow toward wave-diverging area at the pinacle of run-up, along the cross section where waves are diverged, offshore-ward velocity is larger than shore-ward velocity at the vicinity of shore-line, while at the very middle of shoaling process, the asymmetry of flow velocity leaned toward the shore is noticeably weakened. Considering that these flow characteristics can be found without exception in Synchronous Edge waves, the numerical simulation can be regarded to be successfully implemented. In doing so, new insight about how the boundary layer streaming occur are also developed.
In the northeastern South China Sea (SCS), fast westward moving (about 2.9 m/s) non-linear internal waves (NLIWs) are emanated nearly daily from the Luzon Strait. Their propagation speed is faster than NLIWs previously observed in the deep water of world oceans, their amplitude of 140 m or more is the largest free propagating NLIWs so far observed in the deep ocean. These NLIWs energized the top 1500 m of the water column, heaving it up and down in 20 min. Their associated energy density and energy flux are the largest observed to date. During 2005 and 2006 experiment, they were found west of the HengChun Ridge (HCR) that links Luzon and Taiwan Islands. This coincides with founding in satellite images, no NLIW front was found east of HCR. But, the turbulent environment east of HCR may prohibit surface signature of NLIWs that were emanated from sills between Batan Islands. The relative contribution of the two ridges on NLIW in Luzon Strait is still under study.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.3
no.1
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pp.72-79
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2011
Typical results obtained by a newly developed, nonlinear time domain hybrid method for simulating large amplitude motions of ships advancing with constant forward speed in waves are presented. The method is hybrid in the way of combining a time-domain transient Green function method and a Rankine source method. The present approach employs a simple double integration algorithm with respect to time to simulate the free-surface boundary condition. During the simulation, the diffraction and radiation forces are computed by pressure integration over the mean wetted surface, whereas the incident wave and hydrostatic restoring forces/moments are calculated on the instantaneously wetted surface of the hull. Typical numerical results of application of the method to the seakeeping performance of a standard containership, namely the ITTC S175, are herein presented. Comparisons have been made between the results from the present method, the frequency domain 3D panel method (NEWDRIFT) of NTUA-SDL and available experimental data and good agreement has been observed for all studied cases between the results of the present method and comparable other data.
Jeong, Seong-Jae;An, Heui-Chun;Shin, Jong-Keun;Choi, Jin
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.42
no.3
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pp.205-211
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2005
In this study, a new numerical procedure for the generation of a nonlinear tailored group of waves is presented. The procedure is based on the transient wave group technique. In order to integrate the nonlinearity during the wave propagation in the computational method, the Navier-Stokes equations are applied as governing equations. The governing equations are discretized by finite volume approximation. The deformation of the free water surface in each time step is pursued with a moving grid. A two-dimensional, numerical wave tank for the simulation of the wave propagation is developed and tested in detail. The numeric results are compared first with analytical wave theories and with measurements, in order to examine the correctness of the numerical wave tank. Wave surface elevation and associated fields of velocity and pressure are numerically computed and compared with measurements. Very good agreements show up.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.32
no.2
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pp.106-121
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2020
In order to make harbor outskirt facilities robust using the reliability-based design, probabilistic models of wave heights at varying stage of shoaling process optimized for Korean sea waves are prerequisite. In this rationale, we numerically simulate the nonlinear shoaling process of random waves over the beach with a sandbar at its foreshore. In doing so, comprehensive numerical models made of spatially filtered Navier-Stokes Eq., LES [Large Eddy Simulation], dynamic Smagorinsky turbulence closure were used. Considering the characteristics of swells observed at the east coast of Korean Peninsula, random waves were simulated using JONSWAP wave spectrum of various peak enhancement coefficients and random phase method. The coefficients of probabilistic models proposed in this study are estimated from the results of frequency analysis of wave crests and its associated trough detected by Wave by Wave Analysis of the time series of numerically simulated free surface displacements based on the threshold crossing method. Numerical results show that Modified Glukhovskiy wave height distribution, the most referred probabilistic models at finite water depth in the literature, over-predicts the occurring probability of relatively large and small wave heights, and under predicts the occurrence rate of waves of moderate heights. On the other hand, probabilistic models developed in this study show vary encouraging agreements. In addition, the discrepancy of the Modified Glukhovskiy distribution from the measured one are most visible over the surf zone, and as a result, the Modified Glukhovskiy distribution should be applied with caution for the reliability-based design of harbor outskirt facilities deployed near the surf-zone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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