• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제2권2호
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• pp.112-118
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• 2010

The numerical study about the vortex-induced vibration and vortex shedding in the wake has been presented. Prior to the numerical simulation of flexible riser systems concerning engineering conditions, efficiency validating of the proposed FSI solution method have been performed. The comparison between numerical simulation and published experimental data shows that the CFD method designed for FSI solution could give acceptable result for the VIV prediction of flexible riser/pipe system. As meaningful study on VIV and vortex shedding mode with the focus on flexible riser model systems, two kinds of typical simulation cases have been carried out. One was related to the simulation of vortex visualization in the wake for a riser model subject to forced oscillation, and another was related to the simulation of fluid-structure interaction between the pipes of coupled multi-assembled riser system. The result from forced oscillation simulation shows that the vortex-induced vibration with high response frequency but small instantaneous vibration amplitude contributes to vortex conformation as much as the forced oscillation with large normalized amplitude does, when the frequency of forced oscillation was relatively high. In the multi-assembled riser systems, it has been found that the external current velocity and the distance between two pipes are the critical factors to determine the vibration state and the steady vibration state emerging in quad-pipe system may be destroyed more easily than dual-pipe system.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.35-42
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• 2021

본 연구에서는 NFPA 13을 참조하여 구조물 2층을 구현한 강재지그를 제작하였으며, 그루브 조인트의 배관연결재가 적용된 배관계통을 구성하고 정적 반복가력에 의한 지진모사실험을 수행하였다. 지진모사실험은 엑츄에이터로 건축물 내진설계기준의 최대허용 층간변위에 대한 반복가력실험을 수행하였다. 지진하중 발생 시 입상배관의 구조물에 대한 변형 또는 구조부재간의 상대변위에 의한 변위지배적인 거동에 따른 배관계통과 주요 배관요소의 지진거동을 분석하였다. 배관계통의 변형각은 기존의 센서를 이용하여 측정하기가 어려우므로 이미지측정시스템을 적용하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제8권4호
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• pp.287-296
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• 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.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권2호
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• pp.198-208
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• 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.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권1호
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• pp.75-90
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• 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
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• 제18권1호
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• pp.22-28
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• 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.

• 설비공학논문집
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• 제16권3호
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• pp.273-279
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• 2004

A lab-scale fluidized bed heat exchanger for waste gas heat recovery is devised and tested. Compared to our previous works on fluidized bed type system with a single riser, the present heat exchanger system is featured by its multiple (four) risers to handle increased amount of exhaust gas. Particles are introduced to the main hot gas stream alongside the pipe circumference near riser inlets. The heat exchanger performance and pressure drop are evaluated through experiments for the present gas-to-water heat exchanger system.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.319-322
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• 2014

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권3호
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• pp.348-359
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• 2018

A series of indoor simulation tests on a large-sized shaking table was performed, which was used to simulate the earthquake ground motion for the pipe-soil interaction system to be tested. The purpose of this study is to examine the dynamic characteristic and seismic response of a length of PVC pipeline lay on a clay seabed under seismic load. The pipeline was fully instrumented to provide strain and acceleration responses in both transverse and in-line. Dynamical modal tests show that corresponding mode shapes vertically and horizontally are basically the same. But the absolute values of the natural frequencies vertically are all higher than those corresponding values in transverse. It turned out that the geometry configuration of riser affects its stiffness. Seismic response of pipeline depends significantly on the waveform, and Peak Ground Acceleration (PGA). As the seismic loading progressed, the strain response was severe around both TDZ and catenary zone. Additionally, strain responses in top and bottom positions were more severe than the result in left or right side of the pipeline in the same section.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권5호
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• pp.375-387
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• 2023

The subsea power cables are increasingly important for harvesting renewable energies as we develop offshore wind farms located at a long distance from shore. Particularly, the continuous flexural motion of inter-array dynamic power cable of floating offshore wind turbine causes tremendous fatigue damages on the cable. As the subsea power cable consists of the helical structures with various components unlike a mooring line and a steel pipe riser, the fatigue analysis of the cables should be performed using special procedures that consider stick/slip phenomenon. This phenomenon occurs between inner helically wound components when they are tensioned or compressed by environmental loads and the floater motions. In particular, Vortex-induced vibration (VIV) can be generated by currents and have significant impacts on the fatigue life of the cable. In this study, the procedure for VIV fatigue analysis of the dynamic power cable has been established. Additionally, the respective roles of programs employed and required inputs and outputs are explained in detail. Demonstrations of case studies are provided under severely sheared currents to investigate the influences on amplitude variations of dynamic power cables caused by the excitation of high mode numbers. Finally, sensitivity studies have been performed to compare dynamic cable design parameters, specifically, structural damping ratio, higher order harmonics, and lift coefficients tables. In the future, one of the fundamental assumptions to assess the VIV response will be examined in detail, namely a narrow-banded Gaussian process derived from the VIV amplitudes. Although this approach is consistent with current industry standards, the level of consistency and the potential errors between the Gaussian process and the fatigue damage generated from deterministic time-domain results are to be confirmed to verify VIV fatigue analysis procedure for slender marine structures.