• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권1호
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• pp.409-421
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• 2019

Investigation of hydroelastic responses of high-speed vessels in irregular sea state is of major interest in naval applications. A three dimensional nonlinear time-domain hydroelastic method in oblique irregular waves is developed, in which the nonlinear hydrostatic restoring force caused by instantaneous wetted surface and slamming force are considered. In order to solve the two technical problems caused by irregular sea state, the time-domain retardation function and Proportional, Integral and Derivative (PID) autopilot model are applied respectively. Besides, segmented model tests of a high-speed trimaran in oblique waves are performed. An oblique wave testing system for trimarans is designed and assembled. The measured results of main hull and cross-decks are analyzed, and the differences in distribution of load responses between trimarans and monohull ships are discussed. Finally, from the comparisons, it is confirmed that the present concept for dealing with nonlinear hydroelastic responses of ships in oblique irregular waves is reliable and accurate.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권3호
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• pp.212-219
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• 2005

Real sea waves in a towing wave basin have been generated using random periodic motion of the segmented wave makers and the wave reflections of sidewalls. Theoretically, the real sea waves can be described by the superposition of many random oblique waves. This paper introduces numerical real sea wave generation in a rectangular wave basin using spectral method that uses a superposition of orthogonal functions which have to satisfy the Laplace equation. Oblique regular waves, long crested irregular waves and real sea waves were simulated and met the requirement of sidewall wave reflection and wave absorption. MLM (Maximum Likelihood Method) and Spatial Fourier Transform were used in order to obtain propagated wave direction characteristics. The estimated results proved the usefulness of the method and the performances showed reasonable directional patterns comparing with generating patterns.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2343-2350
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• 2013

본 연구에서는 불규칙파를 대상으로 한 경사입사파 내습시 유공구조물 전면에서의 파고분포를 파악하기 위해 평면수조를 이용한 수리실험을 수행하였다. 본 연구는 파랑의 전파특성에 있어 무공구조물과 유공구조물의 차이점과 유사점에 대해 검토하였으며, 특히 유공구조물의 유수실 폭과 유수실내 격벽의 효과에 대해 검토하였다. 제체 전면의 상대파고는 유공구조물인 경우와 무공구조물인 경우에 매우 큰 차이가 있음을 보였으며, 유수실내 격벽은 연파의 발달을 억제시키는 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.32-33
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• 2003

Mechanism of a periodic oscillation of shock-induced combustion over a two- dimensional wedges and axi-symmetric cones were investigated through a series of numerical simulations at off-attaching condition of oblique detonation waves(ODW). A same computational domain over 40 degree half-angle was considered for two-dimensional and axi-symmetric shock-induced combustion phenomena. For two-dimensional shock-induced combustion, a 2H2+02+17N2 mixture was considered at Mach number was 5.85with initial temperature 292 K and initial pressureof 12 KPa. The Rankine-Hugoniot relation has solution of attached waves at this condition. For axi-symmetric shock-induced combustion, a H2+2O2+2Ar mixture was considered at Mach number was 5.0 with initial temperature 288 K and initial pressure of 200 mmHg. The flow conditions were based on the conditions of similar experiments and numerical studies.[1, 3]Numerical simulation was carried out with a compressible fluid dynamics code with a detailed hydrogen-oxygen combustion mechanism.[4, 5] A series of calculations were carried out by changing the fluid dynamic time scale. The length wedge is varied as a simplest way of changing the fluid dynamic time scale. Result reveals that there is a chemical kinetic limit of the detached overdriven detonation wave, in addition to the theoretical limit predicted by Rankine-Hugoniot theory with equilibrium chemistry. At the off-attaching condition of ODW the shock and reaction waves still attach at a wedge as a periodically oscillating oblique shock-induced combustion, if the Rankine-Hugoniot limit of detachment isbut the chemical kinetic limit is not.Mechanism of the periodic oscillation is considered as interactions between shock and reaction waves coupled with chemical kinetic effects. There were various regimes of the periodicmotion depending on the fluid dynamic time scales. The difference between the two-dimensional and axi-symmetric simulations were distinct because the flow path is parallel and uniform behind the oblique shock waves, but is not behind the conical shock waves. The shock-induced combustion behind the conical shockwaves showed much more violent and irregular characteristics.From the investigation of characteristic chemical time, condition of the periodic instability is identified as follows; at the detaching condition of Rankine-Hugoniot theory, (1) flow residence time is smaller than the chemical characteristic time, behind the detached shock wave with heat addition, (2) flow residence time should be greater than the chemical characteristic time, behind an oblique shock wave without heat addition.

• Ocean Systems Engineering
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• 제4권2호
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• pp.99-115
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• 2014

When caissons are mounted on a floating transportation barge and towed by a tug boat in waves, motion of the floating dock creates inertia and gravity-induced slip forces on the caisson. If its magnitude exceeds the corresponding friction force between the two surfaces, a slip may occur, which can lead to an unwanted accident. In oblique waves, both pitch and roll motions occur simultaneously and their coupling effects for slip and friction forces become more complicated. With the presence of strong winds, the slip force can appreciably be increased to make the situation worse. In this regard, the safety of the transportation process of a caisson mounted on a floating dock for various wind-wave conditions is investigated. The analysis is done by both frequency-domain approach and time-domain approach, and their differences as well as pros and cons are discussed. It is seen that the time-domain approach is more direct and accurate and can include nonlinear contributions as well as viscous effects, which are typically neglected in the linear frequency-domain approach.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.77-82
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• 2017

기후변화에 따른 설계파고를 초과하는 이상파랑의 내습 가능성이 커지면서 항만구조물의 안정성 확보가 시급한 실정이다. 이러한 변화에 능동적으로 대응하기 위하여 기존 방파제에 대한 평가기준과 신설 장대형 방파제의 설계기준이 점차 강화되면서 인터로킹 케이슨 방파제에 대한 관심이 대두되고 있다. 하지만 현재까지는 항만 및 어항 설계기준 해설[부록] 개정안에 장대형 케이슨에 발생하는 파력 평활화 효과가 제시되어있을 뿐 인터로킹 케이슨 방파제의 안정성을 평가하기 위한 방법이 별도로 제시되어 있지 않다. 이에, 본 연구에서는 선형파 이론에 기초하여 경사 입사하는 파랑의 작용 위치별 위상차의 효과를 고려하고, 최대 파력분포는 설계기준의 Goda 파압식을 적용하여, 규칙파, 불규칙파 및 다방향 불규칙파에 대한 인터로킹 케이슨 방파제의 미끌림 안정성 평가식을 제안하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.468-477
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• 2019

불규칙파에 의한 정온도 평가 시 주로 사용하는 Boussinesq 근사의 수치모형은 항의 개구부 폭이 약 30 m 내외의 좁은 마리나와 같은 소규모 항만에서는 격자 크기의 적용성 한계가 있고, 항 내로 진행하는 파의 회절에 대한 평가 시 정확한 정온도 평가가 어려울 수 있다. 본 연구에서는 정수면의 비정수압 항이 고려되어 해수면과 바닥층에서의 유속으로 계산하는 비선형 천수방정식 모형인 SWASH 모형(Zijlema and Stelling, 2005)을 사용하여 좁은 항의 개구부에서 정온도 평가의 적용성을 검토하였다. SWASH 모형은 구조물 및 지형에 입사하는 반사파 적용 시 수심과 공극율 계수 및 구조물 크기에 따라 부분 반사를 제어한다. 본 연구에서는 실제 구조물 단면 형태에 따른 구조물 전면에서의 반사파의 평가와 단면의 형태 및 구조물의 형태에 따라 반사율 적용성을 검토하였다. 항 내에 진입하는 회절 파랑에 의한 모델의 재현성을 평가하기 위해 구조물 직각 및 경사로 입사하는 영역을 구성하여 기존의 Goda et al.(1978)가 제시한 회절도 이론값과 비교하였다. 수심평균으로 계산된 단면 구조물 반사율 실험 결과는 Stelling and Ahrens(1981)이 제시한 반사율의 개략치와 유사한 반사율을 나타내며, 경계에서의 반사파의 제어와 구조물의 형상 및 지형에 따라 반사파가 잘 재현되는 것으로 판단된다. 회절도 검토 결과 파랑 진입 각도 및 회절파의 형태가 계산치가 이론값과 아주 유사하게 나타나지만, 경사 입사 및 직각 입사 모두 방향 집중도가 작은 경우 파고비가 0.5~0.6인 일부 구간에서 회절도가 저평가되는 것으로 나타났다.