Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.18
no.1
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pp.149-156
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2013
In this paper, Commercial program, STAR-CCM+, was used for computer simulation. And also Multi Inner Stage(MIS) cyclone which especially designed for the real experiments of particle removal efficiency. Under negative pressure condition of outlet, computer simulation was performed to predict the removal efficiency for $5{\mu}m$ and $10{\mu}m$ particles by using a turbulence model and lagrangian method. The simulation results are 55.7% and 64.1% for $5{\mu}m$ and $10{\mu}m$ particles, respectively. To compare the simulation results with the actual test of MIS cyclone, we generated the $SiO_2$ particles by heat reactor. Although removal efficiency of actual tests is 63~76% at different flow rate, the size of $SiO_2$ particles which confirmed by SEM(scanning electron microscope) and WAPS(wide range aerosol particle spectrometer) is too small(15~30nm) to compare each results. And so the alternative experiments were performed by using commercial alumina particles ($5{\mu}m$, $10{\mu}m$ and $20{\mu}m$). It was shown that the actual removal efficiency, 76~95%, from MIS cyclone is higher than simulated one.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.26
no.7
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pp.922-930
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2020
Marine accidents involving fishing boats, caused by a loss of stability, have been increasing over the last decade. One of the main reasons for these accidents is a sudden wind attacks. In this regard, the wind loads acting on the ship hull need to be estimated accurately for safety assessments of the motion and maneuverability of the ship. Therefore, this study aims to develop a computational model for the inlet boundary condition and to numerically estimate the wind load acting on a fishing boat. In particular, wind loads acting on a fishing boat at the wind speed profile boundary condition were compared with the numerical results obtained under uniform wind speed. The wind loads were estimated at intervals of 15° over the range of 0° to 180°, and i.e., a total of 13 cases. Furthermore, a numerical mesh model was developed based on the results of the mesh dependency test. The numerical analysis was performed using the RANS-based commercial solver STAR-CCM+ (ver. 13.06) with the k-ω turbulent model in the steady state. The wind loads for surge, sway, and heave motions were reduced by 39.5 %, 41.6 %, and 46.1 % and roll, pitch, and yaw motions were 48.2 %, 50.6 %, and 36.5 %, respectively, as compared with the values under uniform wind speed. It was confirmed that the developed inlet boundary condition describing the wind speed gradient with respect to height features higher accuracy than the boundary condition of uniform wind speed. The insights obtained in this study can be useful for the development of a numerical computation method for ships.
It has been noted that an accurate estimation of wind loads on offshore structures such as an FLNG (Liquefied Natural Gas Floating P roduction Storage Offloading Units, LNG FPSOs) with a large topside plays an important role in the safety design of hull and mooring system. Therefore, the present study aims to develop a computational model for estimating the wind load acting on an FLNG. In particular, it is the sequel to the previous research by the author. The numerical computation model in the present study was modified based on the previous research. Numerical analysis for estimating wind loads was performed in two conditions for an interval of wind direction (α), 15° over the range of 0° to 360°. One condition is uniform wind speed and the other is the NPD model reflecting the wind speed profile. At first, the effect of sand-grain roughness on the speed profile of the NPD model was studied. Based on the developed NPD model, mesh convergence tests were carried out for 3 wind headings, i.e. head, quartering, and beam. Finally, wind loads on 6-degrees of freedom were numerically estimated and compared by two boundary conditions, uniform speed, and the NPD model. In the present study, a commercial RANS-based viscous solver, STAR-CCM+ (ver. 17.02) was adopted. In summary, wind loads in surge and yaw from the wind speed profile boundary condition were increased by 20.35% and 34.27% at most. Particularly, the interval mean of sway (45° < α <135°, 225° < α < 315°) and roll (60° < α < 135°, 225° < α < 270°) increased by 15.60% and 10.89% against the uniform wind speed (10m/s) boundary condition.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.7
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pp.1231-1237
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2022
In the present study, the optimization of the main particulars of a ship using AI-based design search techniques was investigated. For the design search techniques, the SHERPA algorithm by HEEDS was applied, and CFD analysis using STAR-CCM+ was applied for the calculation of resistance performance. Main particulars were automatically transformed by modifying the main particulars of the ship at the stage of preprocessing using JAVA script and Python. Small catamaran was chosen for the present study, and the main dimensions of the length, breadth, draft of demi-hull, and distance between demi-hulls were considered as design variables. Total resistance was considered as an objective function, and the range of displaced volume considering the arrangement of the outfitting system was chosen as the constraint. As a result, the changes in the individual design variables were within ±5%, and the total resistance of the optimized hull form was decreased by 11% compared with that of the existing hull form. Throughout the present study, the resistance performance of small catamaran could be improved by the optimization of the main dimensions without direct modification of the hull shape. In addition, the application of optimization using design search techniques is expected for the improvement in the resistance performance of a ship.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.7
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pp.1244-1251
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2022
Marine accidents due to a loss of stability, have been gradually increasing over the last decade. Measures must be taken on the roll reduction of a ship. Amongst the measures, building an anti-roll tank in a ship is recognized as the most simple and effective way to reduce the roll motion. Therefore, this study aims to develop a computational model for a U-tube type anti-roll tank and to validate it by experiment. In particular, to validate the developed computational model, the height of the free surface in the tank was measured in the experiment. To develop a computational model, the mesh dependency test was carried out. Further, the effects of a turbulence model, time step size, and the number of iterations on the numerical solution were analyzed. In summary, a U-tube type anti-roll tank simulation had to be performed accurately with conditions of a realizable k-𝜖 turbulence model, 10-2s time step size, and 15 iterations. In validation, the two cases of measured data from the experiment were compared with the numerical results. In the present study, STAR-CCM+ (ver. 17.02), a RANS-based commercial solver was used.
Hwe-Woo Kim;Sanghyun Kim;Sun-Woo Lee;Hyogeun Lee;In-Tae Kim
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.7
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pp.863-870
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2023
Ship capsize accidents are common in coastal waters, particularly involving small fishing boats. To prevent there overturing accidents in small fishing boats, their stabilities must be assessed at the initial design step. However, the available information during the initial design step is limited, posing challenges in performing a reliable stability evaluation. Therefore, this study presents a plan to estimate the transverse metacenter (GM) of small fishing boats using parameters such as KM, KG, and TRIM that can be determined at the initial design step. Stability was evaluated by comparing GM with the minimum transverse metacenter (GMmin) specified in the standard safety evaluation criteria for fishing boats. To calculate the required trim value for hydrostatic characteristics using K-SHIP, a stability assessment program provided by the Korea Maritime Safety and Transportation Corporation, the initial trim state is estimated based on the ship lines using the commercial CFD program STAR-CCM+. GM is then calculated by assessing the hydrostatic characteristics in relation to the boat lines using K-SHIP. Furthermore, the stability of the fully loaded state is compared by subtrcating GM from GMmin. One constructed ship is designated as the standard ship, and the stability assessment method proposed in this study is applied to evaluate stability and validate its effectiveness. Consequently, the representative line of a 4.99-ton fishing boat and nine modular lines models derived from it were evaluated, ultimately identifying a relatively superior stability.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.7
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pp.971-979
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2023
Small ships (<499 GT) constitute 46% of the existing ships, therefore, it can be concluded that they produce relatively high CO2 gas emissions. Operating in optimal trim conditions can reduce the resistance of the ship, which results in fewer greenhouse gases. An affordable way for trim optimization is to adjust the weight distribution to obtain an optimum longitudinal center of gravity (LCG). Therefore, in this study, the effect of LCG changes on the resistance of a small planing ship is studied using empirical and numerical analyses. The Savitsky method employing Maxsurf resistance and the STAR-CCM+ commercial computational fluid dynamics (CFD) software is used for the empirical and numerical analyses, respectively. Finally, the total resistance from the ship design process is compared to obtain the optimum LCG. To summarize, using numerical analysis, optimum LCG is achieved at the 46.2% length overall (LoA) at Froude Number 0.56, and 43.4% LoA at Froude Number 0.63, which provides a significant resistance reduction of 41.12 - 45.16% compared to the reference point at 29.2% LoA.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.30
no.4
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pp.348-357
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2024
Maneuvering performance is crucial for fishing vessels, especially under operational conditions that involve frequent course changes and weight variations due to catch. Small vessel accidents account for approximately 60% of maritime incidents as of 2022, mainly attributed to collisions and stranding accidents due to insufficient maneuvering performance. Especially, accidents that occur on small vessels less than 10 tons account for about 65% of all accidents. The absence of international standards presents challenges in accurately evaluating the maneuvering performance of small vessels. In this study, a 4.99-ton small fishing vessel was selected as the target, and a 3d-cad model was created. The commercial numerical analysis program STAR-CCM+ was employed to establish a simulation environment for the vessel's maneuvring motion. Based on this standard loading conditions and weight distribution were considered, 10° / 10°, 20° / 20° zigzag tests and 35° turning test were conducted. The results revealed a tendency for decreased yaw and course-keeping performance and improved turning performance as the hull weight increased. However, in partial arrival and full load departure condition, the manoeuvering performance were relatively poor. Based on this, the need for evaluation of maneuvering and standardized criteria of maneuvering performance for safe navigation of small vessels is presented. Furthermore, it is expected that the evaluation results of maneuvering performance in this study can serve as fundamental data for establishing criteria for evaluating the maneuvering performance of small vessels.
For Underwater vehicles, Unwanted roll excursions are inevitable as they are caused by induced propeller torque, disturbances, and banking motion during turns. To estimate the manoeuvring performance of underwater vehicle, it is necessary to obtain the roll coefficient of body. This paper was covered estimation of roll coefficient of underwater vehicle using STAR-CCM+, commercial CFD(Computational Fluid Dynamics) code. The RANS equations for incompressible fluid flows was solved numerically by using a finite volume method. An MRF(Moving Reference Frame) Method was Also adopted for rotations of body. For the validation, the flow around a DARPA SUBOFF bare hull model was simulated and good agreement with experiments was obtained. And Pure roll coefficients were calculated and campared with the experimental data which were presented by Seoul National University. Finally, an underwater vehicle model with propeller was simulated and analyzed for estimation of roll coefficient variation caused by induced propeller torque.
In this study, the green water phenomena on rectangular shaped structure is numerically simulated by STAR-CCM+ to investigate the flow pattern including the velocity profiles in bubbly water flow. 5 phases of the formation of green water in front of and over the rectangular shaped structure is simulated at the design condition which is scaled down by 1:125 from FPSO operating in GOM. All numerical results are compared with the experimental results performed in a two dimensional wave flume. The water deformation due to the green water are obtained by the high speed CCD camera with employing the shadow graphy technique, which is allowed to take the bubbly water flow into images. A series of image taken by shadow graphy technique is analyzed with MQD method to calculate the velocity in bubbly water flow.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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