• 한국주조공학회지
• /
• 제37권1호
• /
• pp.1-13
• /
• 2017

The purpose of this study is to increase the part recovery rate (to more than 70%) during the casting of a ductile cast iron turbo charger housing using a heater around the riser. Before creating a casting mold, various runner and riser systems were designed and analyzed with a casting simulation analysis tool. The design variables were the heater temperature, top insulation, riser location, riser diameter and the riser shape. During the feeding from the riser to the part, the reverse model was better than the forward model. When heating the riser (above $600^{\circ}C$), solidification of the riser was delayed and the feeding effect was suitable compared to that without heating. At a higher heating temperature, less solidification shrinkage and porosity were noted inside the part. On the basis of a casting simulation, eight molds were fabricated and casting experiments were conducted. According to the experimental conditions, external and internal defects were analyzed and mechanical properties were tested. The ultimate tensile strength and elongation outcome were correspondingly more than 540MPa and 5% after a heat treatment. In addition, a maximum part recovery rate of 86% was achieved in this study.

• 한국해양공학회지
• /
• 제30권1호
• /
• pp.10-17
• /
• 2016

This paper reports a simulation-based design method for the optimized arrangement design of buoyancy modules in a marine riser system. A buoyancy module is used for the safe operation and structural stability of the riser. Engineers design buoyancy modules based on experience and experimental data. However, they are difficult to design because of the difficulty of conducting real sea experiments and quantifying the data. Therefore, a simulation-based design method is needed to tackle this problem. In this study, we developed a simulation-based design algorithm using a multi-body dynamic simulation and genetic algorithm to perform optimization arrangement design of a buoyancy module. The design results are discussed in this paper.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.287-296
• /
• 1996

해저 riser관내에 내부유체 금이 발생한 때 그 흐름으로 인해 riser system의 자유진동에 미치는 영향을 조사하기 위해 수학적 모델이 유도된다. System의 고유진동수를 계산하기 위해 조화함수 확장을 적용하여 고유치 방정식을 유도하는 부분해석적 방법을 사용하였다. 그리고 이 방법론은 기존 해석론에 의해 비교 검증된다. 컴퓨터 프로그램을 위한 알고리즘이 개발되어 내부유체 흐름이 system 고유진동수에 미치는 영향을 상부인장력, 내부 유체흐름 속도 등과 같은 인자의 변화에 따라 조사하였다 분석결과 내부유체흐름의 영향은 상부인장력에 의해 지배되나 심해저 riser와 같은 장대 riser의 경우에 설계시 세심한 주의가 요구된다.

• Structural Monitoring and Maintenance
• /
• 제6권4호
• /
• pp.365-387
• /
• 2019

This study aims to provide useful information on the fatigue assessment of a top-tensioned riser (TTR) subjected to vortex-induced vibration (VIV) by performing parametric study. The effects of principal design parameters, i.e., riser diameter, wall thickness, water depth (related to riser length), top tension, current velocity, and shear rate (or shear profile of current) are investigated. To prepare the base model of TTR for parametric studies, three (3) riser modelling techniques in the OrcaFlex were investigated and validated against a reference model by Knardahl (2012). The selected riser model was used to perform parametric studies to investigate the effects of design parameters on the VIV fatigue damage of TTR. From the obtained comparison results of VIV analysis, it was demonstrated that a model with a single line model ending at the lower flex joint (LFJ) and pinned connection with finite rotation stiffness to simulate the LFJ properties at the bottom end of the line model produced acceptable prediction. Moreover, it was suitable for VIV analysis purposes. Findings from parametric studies showed that VIV fatigue damage increased with increasing current velocity, riser outer diameter and water depth, and decreased with increasing shear rate and top tension of riser. With regard to the effects of wall thickness, it was not significant to VIV fatigue damage of TTR. The detailed outcomes were documented with parametric study results.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제7권2호
• /
• pp.198-208
• /
• 1995

Riser 내부의 유체흐름을 포함해서 동적해석을 하기 위해 유도된 비선형 모델의 근사화한 형태에 Iwan-Blevin의 모델을 결합함으로써 흐름-소용돌이 모델이 개발되며 개발된 수학약모델을 해석함으로써 면내 조류흐름에 따라 형성된 면외 과류로 인한 riser의 진동에 내부 유체흐름이 미치는 영향에 관해 조사하였다. Riser 내부 유체흐름은 일정한 유속분석을 가진 정상류로 가정하며 riser관은 신축성 혹은 비신축성 관상빔으로 간주된다. 유도된 모델에 Galerkin의 유한요소근이법을 적용함으로써 수치해석을 위한 모델을 개발하였다. 관내부 유체 흐름이 riser의 소용돌이로 인한 진동특성에 미치는 영향을 상부 인장력, 내부류체 흐름 혹은 조류속도 등과 같은 여러 영향요인 등을 변화시키면서 조사하였다. 수치해석 결과 내부유체 흐름으로 인한 영향을 줄이기 위하여 riser의 상부에 인장력을 riser의 허용내력 한도내에서 증가시키는 방법이 있으나 vortex shedding으로 인해 형성되는 resonance band를 피하기 위해 설계 관점에서 세심한 주의가 요구된다. 특히 길이가 긴 rise에 대한 세심한 주의가 요구된다.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제27권3호
• /
• pp.143-148
• /
• 2007

It is essential to know the flow characteristics at the risers of Flat-plate solar collector for optimum design. For flat-plate solar collector, it is difficult to experimentally study the effect for the number of riser in the collector for the economic problem. So, this study was performed to show the flow characteristics of flat-plate solar collector with the number of riser using commercial code FLUENT 6.0. The base collector size is chosen with $2\;m^2$ as 1m by 2m in this study, the mass flow rate was estimated 0.04 kg/s using the mass flow rate of 0.02 kg/s per collector area for the certificate test. The number of riser is selected 4, 6, 8, 10, 12, and 14. Through the simulation, the conditions with the risers of 10 or 12 is shown as the optimum design conditions for conventional flat-plate solar collector considering lower pressure drop and more uniformly distributed mass flow rate for higher heat transfer rate without considering heat transfer.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제7권1호
• /
• pp.75-90
• /
• 1995

본 연구에서는 riser 내부의 유체흐름에 의해 발생하는 유체력이 심해저 riser의 동특성에 미치는 영향에 관해 조사하였다. riser의 비선형 동적해석을 위해 riser 내부의 유체흐름을 시스템에 포함하여 수학적 모델을 개발하였으며 유도된 모델에 Galerkin의 유한요소근사법과 시간증분자를 적용함으로써 수치해석을 위한 모델을 개발하였다. 또한 시스템의 자유도를 줄이고 비선형모델의 수치해를 얻기 위해 행해지는 반복계산을 줄이며 정확도를 높이기 위해 riser의 축방향 extensibility 조건을 사용 하였다. 관내부 유체 흐름으로 인한 riser의 동특성에 미치는 영향을 상부 인장력, 조류속도, 파주기 등과 같은 여러 영향요인들을 변화시키면서 조사하였다. 수치해석 결과 내부류체 흐름으로 인한 영향을 줄이기 위해서는 riser의 상부에 인장력을 riser의 허용내력 한도내에서 증가시키는 방법이 있으나 심해저로 갈수록 인장력 증가에 한계가 있기 때문에 riser 주위에 부체를 부착시키는 방법이 제시된다. 이 이외에도 riser의 해석시 대변형으로 인한 비선형성을 고려하게 되면 내부 유체흐름이 riser의 동특성에 미치는 영향을 증가시킴을 알 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.29-35
• /
• 2015

본 연구에서는 10 MW 용 라이저의 개념설계를 수행하며, 수치해석을 통하여 개념설계안에 대한 동적거동 특성을 분석한다. 전체 시스템은 크게 두 가지 개념으로 제안하며, 라이저가 자유롭게 매달린 형상을 가지는 경우에 대하여 라이저의 단면 설계를 수행한다. 라이저의 단면계수를 증가시키고, 비중을 조절하기 위하여 라이저 두께에 따라 중공을 형성하는 설계안에서는 라이저 아래 끝단에 중량체를 설치한다. 중공 없이 균일한 FRP 재질로 이루어진 라이저는 끝단 중량체 없이 자유롭게 매달린 형상으로 설계된다. 두 가지 설계 개념에 대하여 거동 특성 분석과 안전성 평가를 위하여 동적 거동해석을 수행한다. 끝단 중량체가 설치된 중공을 가지는 라이저의 응력은 중량체의 중량에 지배되는 것을 알 수 있다. 중량체 없이 자유롭게 매달린 라이저는 강한 조류가 작용하는 환경에서 파랑 및 부유체 가진이 작용하는 경우에, 해수면 부근에 응력이 집중되는 것을 알 수 있다. 자유롭게 매달린 대구경 라이저의 설계에서 조류는 매우 중요한 설계 요소라는 것을 알 수 있으며, 라이저 하부 끝단에 중량체를 설치함으로써 응력을 일부 줄일 수 있다는 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.22-28
• /
• 2015

1 MW 해수온도차발전 시스템의 라이저에 관한 설계를 수행한다. 라이저의 직경은 1 MW 발전을 위한 심층수 취수량에 기초하여 결정되고, 관종은 제작 가능한 상업용 파이프를 대상으로 종류별 특성을 분석한 후 선정한다. 강관, GFRP관, 그리고 HDPE관 중 HDPE관을 선정하며, 선정된 관종의 중량과 강도를 보강하기 위하여 설계를 수행한다. HDPE 라이저 하부 끝단에 중량체를 설치하여 중량을 보강하며, HDPE 라이저 축방향으로 와이어로프를 설치하여 강도를 보강한다. 중량체의 중량은 GFRP관 무게 대비 25%와 50%가 되도록 설계되며, 라이저 끝단에 연결되는 중량체의 모든 하중은 와이어로프가 지지하도록 설계된다. 설계된 HDPE라이저는 연중 온도차발전이 가능한 하와이 인근 해역에 설치되는 것으로 가정하여, 수치해석적 방법에 의한 안전성 평가를 수행한다. 안전성이 검증된 HDPE 라이저에 대하여 경제적으로 가장 유리한 HDPE 라이저의 최종 제원을 결정한다. 설계된 라이저는 향후 1MW 해수온도차발전 시스템 실증을 위한 설계 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제53권4호
• /
• pp.258-265
• /
• 2016

A flexible riser consists of several layers which have different materials, shapes and functions. The layers designed properly can take the design load safely, and each property of layer provides a complexity of flexible riser. Such complexity/unit-property is an input for global analysis of flexible riser. There are several approaches to calculate the complexity of flexible riser, those are experimental, numerical and theoretical methods. This paper provides a complexity from numerical and theoretical analysis for 2.5 inch flexible riser of which details and the experimental data are already produced under tension, external pressure, and bending moment. In addition, comparison of stiffness and stress are also provided. Especially, analysis of stress could lead to researches on ultimate strength or fatigue strength of flexible risers.