• 한국가시화정보학회지
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• 제18권3호
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• pp.14-22
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• 2020

An experiment, in the cases that satisfies deep water condition, has been performed to observe the strongly nonlinear sloshing flow in a rectangular tank. A variety of parametric study on oscillating frequency and amplitude was conducted and we found that two types of wave motions, sloshing wave and Faraday wave, could be persisting simultaneously even in horizontal sloshing problem. Moreover, it is observed both of symmetric and skewed symmetric Faraday wave exist. A comprehensive explanation is given to the generation mechanism of those waves and how to interact among them.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제7권4호
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• pp.216-223
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• 2004

본 논문에서는 3차원 비선형 슬러싱 유동에 대한 수치해법을 개발하였다. 탱크내에서 과도한 슬러싱 유동이 일어나는 경우에는 슬러싱 유동에 의해 유기되는 유체 충격력에 의해 탱크 내부 부재나 탱크 자체의 손상을 야기할 수 있다. 비선형 슬러싱 유동을 포텐셜 유동 이론에 근거한 자유표면파 문제로 정식화하고, 엄밀한 비선형 자유표면 경계조건을 적용하여 수치적으로 해석하였다. 안정된 수치 해법 개발을 위해 해밀톤 원리에 근거한 변분법을 사용하였으며 얻어진 변분식에 유한 요소법을 적용하여 해석하였다. 비선형 자유표면 유동은 시간영역에서의 초기치 문제로 해석하였으며 자유표면의 위치는 매 계산 시간 간격마다 반복계산에 의해 결정되었다. 수치 해석 결과로는 탱크내에 위치한 파이프에 비선형 슬러싱 유동에 의해 야기되는 유체 충격력을 구하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제8권2호
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• pp.153-168
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• 2016

Sloshing phenomenon is a complicated free surface flow problem that increases the dynamic pressure on the sidewalls and the bottom of the storage tanks. When the storage tanks are partially filled, it is essential to be able to evaluate the fluid dynamic loads on the tank's perimeter. In this paper, a numerical code was developed to determine the pressure distribution on the rectangular and trapezoidal storage tanks' perimeters due to liquid sloshing phenomenon. Assuming the fluid to be inviscid, the Laplace equation and the nonlinear free surface boundary conditions were solved using coupled boundary element - finite element method. The code performance for sloshing modeling was validated using Nakayama and Washizu's results. Finally, this code was used for partially filled rectangular and trapezoidal storage tanks and free surface displacement, pressure distribution and horizontal and vertical forces exerted on the tanks' perimeters due to liquid sloshing phenomenon were estimated and discussed.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권5호
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• pp.947-955
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• 2020

Predicting the sloshing motion of a coolant during a seismic assessment of a rectangular spent fuel pool is of critical concern. Linear theory, which provides a simple analytical method, has been used to predict the sloshing motion in rectangular pools and tanks. However, this theory is not suitable for the high-frequency excitation problem. In this study, the authors developed a simple analytical method for predicting the sloshing motion in a rectangular pool for a wide range of excitation frequencies. The correlation among the linear theory parameters, influencing on excitation and convective waves, and the excitation frequency is investigated. Sloshing waves in a rectangular pool with several liquid heights are predicted using the original linear theory, a modified linear theory and computational fluid dynamics analysis. The results demonstrate that the developed method can predict sloshing motion over a wide range of excitation frequencies. However, the developed method has the limitations of linear solutions since it neglects the nonlinear features of sloshing motion. Despite these limitations, the authors believe that the developed method can be useful as a simple analytical method for predicting the sloshing motion in a rectangular pool under various external excitations.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.33-42
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• 2003

본 논문에서는 2차원 사각탱크내 비압축성, 비점성, 비회전 유동에 대한 비선형 슬로실 해석을 다룬다. 유체영역의 지배방정식으로 포텐셜 이론에 기반을 둔 라플라스 방정식을 사용한다. 대변형의 슬로싱 거동을 표현하기 위하여 베르누이 방정식으로부터 유도된 운동 및 동역학적 자유표면 경계조건을 적용한다. 이러한 비선형 슬로싱 문제는 9결점 요소를 사용한 유한요소법에 의하여 해석되어 진다. 경계조건에 대한 시간적분과 정확한 속도계산을 위하여 각각 예측자-수정자 기법 및 최소자승법을 도입하였다. 또한, 자유표면 추적에서 야기되는 안정성 문제는 시간변동에 대한 자유표면 위치를 직접 계산함으로써 확보할 수 있었다. 외부 조화가진에 대한 본 논문의 결과는 선형이론해 또는 참고문헌의 결과와 비교하여 매우 정확하고 안정적이었다. 프로그램 검증 후, 유체높이와 가진크기에 대한 슬로싱 응답특성을 분석하였다.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제4권4호
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• pp.163-173
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• 2018

There are many issues in fluid structure interactions when dealing with the free surface flows in a sloshing tank. For example the problem of how yielding a highly nonlinear wave with a simple forced motion over a short duration is of concern here. Nonlinear waves are generated in a rectangular tank which is forced horizontally; its motion consists of a single cycle of oscillation. One of the objectives is to end up with a shape of the free surface yielding a wide range of critical flows by tuning few parameters. The configuration that is studied here concerns a plunging breaker accompanied with a critical jet where great kinematics are simulated. The numerical simulations are performed with a twodimensional code which solves the fully nonlinear free surface boundary conditions in Potential Theory.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2009년도 춘계학술발표회
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• pp.85-86
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• 2009

슬로싱 현상은 탱크안의 자유표면을 갖는 유체의 비선형거동으로 탱크안의 구조물에 동적 하중을 발생시키므로 일반적으로 해양 구조물의 설계에 중요한 문제이다. 이 연구에서는 피칭운동을 하는 사각탱크 내에서 자유표면을 갖는 유체의 슬로싱에 대해 실험적으로 연구하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.617-624
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• 2011

본 연구에서는 사각용기 내에서의 자유표면을 갖는 2차원 슬로싱 문제에 대하여 고찰하였다. 용기 내부의 유동은 수평방향의 조화운동을 통해 형성되며, 외부 가진 속도는 u=Asin($2{\pi}ft$)으로 정의 된다. 여기서 u, A�� 그리고 f는 외부로부터 작용하는 가진 속도, 변위 그리고 주파수를 각각 나타낸다. 큰 변위(A~O(1)) 슬로싱 문제의 해석을 위한 실험설비를 구축하였으며, 광범위한 영역에서의 PIV실험을 수행하였다. 실험을 통해 자유표면의 움직임(motion)을 각각 서로 다른 물리적 특성을 갖는 세 가지; 선형 슬로싱의 자유표면의 움직임과 유사한 standing wave motion, 사각용기의 속도가 0을 지나는 순간(the moment of turn-over) 측벽에서 발생하는 run-up motion 그리고 측벽으로부터 내부유체로 점차적으로 전파되는 bore motion으로 분류하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권2호통권42호
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• pp.71-80
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• 2005

유체자유수면의 동적거동을 합리적으로 예측하기 위해서는 비선형 특성을 보이는 자유수면의 동역학적 경계조건을 고려해야할 뿐만 아니라 시간에 따라 변화하는 자유수면의 위치변화에 따른 운동학적 경계조건을 고려하여야 한다. 이러한 문제는 대상구조물이 3차원이 될 경우 더욱 복잡해지므로 3차원 비선형 유체자유수면의 해석은 이론해의 도출이 어려우며 수치해석 방법을 이용하는 것이 효과적이다. 본 연구에서는 수치해석 안정성이 높고 3차원 문제에서도 하나의 변수로 유체거동을 모사할 수 있는 arbitrary Lagrangian-Eulerian approach 를 경계요소에 적용하여 효율적이며 안정적인 유체 대변형 해석기법을 개발하였다. 개발된 기법은 향후 자유수면의 비선형 효과를 고려한 유체-구조물 상호작용 해석에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한조선학회지
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• 제27권3호
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• pp.107-116
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• 1990

구조물의 탄성을 고려한 탱크내 유동은 자유수면을 갖는 유체와 탄성변형하는 구조물이 연성된 시스템으로서 유체유동으로 인한 과도한 구조물변형, 유체의 부가질량 및 부가감쇠력에 의한 구조물의 동특성변화, 구조물 진동으로 인한 유체유동의 왜곡 등이 복합된 비선형 해석이 요구된다. 본 논문에서는 탱크 벽을 1자유도 수평운동하는 강체로 가정하였으며 Lagrangian 유한요소법을 이용하여 유동해석을 수행하였고 유체-구조물 연성문제의 수치적분을 위하여 조합된 implicit-explicit 알고리듬을 도입하였다. 탱크벽의 동특성 변화에 따른 유체-구조물연성 탱크의 동특성변화를 관찰하였으며 파도생성 문제에 관한 수치계산을 수행하였다.