• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제5권2호
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• pp.313-323
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• 2013

Offshore floating structures have so-called moonpool in the centre area for the purpose of drilling, installation of subsea structures, recovery of Remotely-Operated Vehicle (ROV) and divers. However, this vertical opening has an effect on the operating performance of floating offshore structure in the vicinity of moonpool resonance frequency; piston mode and sloshing mode. Experimental study based on model test was carried out. Moonpool resonance of floating offshore structure on fixed condition and motion free condition were investigated. And, the effect of cofferdam which is representative inner structure inside moonpool was examined. Model test results showed that Molin's theoretical formula can predict moonpool resonance on fixed condition quite accurately. However, motion free condition has higher resonance frequency when it is compared with that of motion fixed. The installation of cofferdam moves resonance frequency to higher region and also generates secondary resonance at lower frequency. Furthermore, it was found that cofferdam was the cause of generating waves in the longitudinal direction when the vessel was in beam sea.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.71-78
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• 2015

LNG 선박에서 발생하는 슬로싱 충격하중은 다상유동 및 기체의 압축효과에 따라 CCS에서 발생하는 압력과 구조응답에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 슬로싱 운동 시 LNG의 유동에 의해 발생하는 슬로싱 충격을 시뮬레이션하기 위해서 다상유동을 적용한 수치해석 모델을 제시하였으며, 그 결과를 실험과 비교하여 타당성을 검토하였다. 또한 효율적인 구조 응답 계산을 위해 분사모델을 이용한 유체구조 연성해석 방법에 대해서 검토하고 멤브레인형 Mark III 화물창의 강도평가에 적용하여 LNG 화물창의 강도평가를 위한 가능성을 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.299-308
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• 2022

본 논문은 슬로싱 상태에 놓인 포화 상태 액체수소탱크에서 열 유속 및 BOG(Boil-off gas)의 경향을 다루고 있다. 특히, 액체-기체간의 침투 및 혼합에 의한 열 교환에 관심을 두었다. 먼저, VOF(Volume of fluid)와 Eulerian 기반의 다상 유동모델로 모형 슬로싱 실험을 모사하여 압력을 예측하고 계측된 값과 비교하였다. 자유 수면 및 충격 압력 실험 결과와 해석 결과를 비교하였으며, 유체의 속도 예측에서 정확할 수 있음을 간접적으로 증명하였다. 그리고 2차원의 Type-C 원통형 수소탱크를 대상으로 다상열유동해석을 수행하였다. 이때 포화상태에 놓인 액체 및 기체수소를 가정하고, 해석을 통해 각 상간의 혼합에 의한 열 교환의 수준을 확인하고자 하였다. 단, 상간의 열 교환만을 관심으로 두고 있었으므로 질량전달 및 기화모델은 해석에서 제외하였다. 최종적으로 상의 혼합으로 인해 액체수소로 유입되는 열 유속의 기여도에 대하여 정리하였다. 또한 액체수소로 유입되는 열 유속과 집중 질량 기반의 간이식을 통해 BOG 발생량 및 경향을 예측하고 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1033-1042
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• 1994

2차원 경계요소-유한요소 연계법을 사용하여 구형 수조구조물의 동적거동 특성을 파악하였다. 비점성, 비압축성 이상유체의 운동은 경계요소법으로 모델링하였으며 구조물의 운동은 유한요소법으로 모델링하였다. 경계요소법의 적용시 Singularity를 소거한 경계적분식을 사용하였다. 유체와 구조물의 경계면에서 적합조건과 평형조건을 만족시킴으로써 경계요소와 유한요소를 연계하였다. 유체-구조물 상호작용의 영향은 유체의 부가질량행렬과 유체 유동에 의한 강성행렬로 연계된 유체-구조물계에 반영된다. 연계된 유체-구조물계의 고유치 문제로부터 수조구조물의 고유진동수외 고유모드를 구하였으며 수평 및 수직 자바운동에 의하여 수조구조물에 발생하는 유체동압력과 자유수면의 유동도 산출하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.628-635
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• 2001

Hydrodynamic behavior and response of vertical-cylindrical liquid-storage tank is considered. The equation of the liquid motion is shown by Laplace's differential equation with the fluid velocity potential. The solution of the Laplace's differential equation of the liquid motion is expressed with the modified Bessel functions. Only rigid tank is studied. The effective masses and heights for the tank contents are presented for engineering design model.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.33-34
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• 2007

• 한국해양공학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-7
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• 2002

본 논문에서는 선체 하부에 moonpool과 bilge step을 장착한 새로운 개념으의 LNG-FPSO를 운동감소와 cargo, operation tank의 슬로싱 현상의 관점에서 기술하였다. LNG-FPSO의 주요제원은$L\times B\times D\times t(design)=270.0\times51.0\times32.32\times13.7(m)$ 이고 적용조건은 total corgo capacity of 161KT at 98% loading condition 이다. LNG-FPSO의 운동감소의 목적으로 2개의 moonpool과 선체하부 bilge 부분에 사각 step을 장착하였다. LNG-FPSO의 운동해석을 위해 단순화된 경계조건을 만족하는 선형화된 3차원 diffraction theory를 사용하였고 LNG-FPSO의 연성된 6-자유도 운동응답을 계산하였다. LNG-FPSO의 정확한 Roll 운동을 추정하기 위해 점성효과는 Himeno(1981)가 제안한 경험식을 사용하였다. Moonpool의 크기에 따른 운동감소의 경향을 파악하기 위해 이론적 계산과 실험적 방법으로 수행하였다. Moonpool 크기와 bilge step의 효과를 최적화하기 위해 총9가지의 case를 설정하였다. 이론 및 실험 결과로부터 본 LNG-FPSO는 moonpool과 bilge step의 장착으로 인한 감쇠력의 증가로 운동성능이 우수하다. 본 LNG-FPSO의 운동 응답중, 특별히 roll 운동이 다른 drillship, shuttle tanker등의 선박과 비교하여 상당히 작았고 이는 moonpool과 blige step의 장착으로 인한 효과로 판단된다. Cargo tank와 operation tank 크기를 검토 하기 위해 불규칙 해상중 sloshing 해석을 chamfer를 갖는 LNG-FPSO의 No.2, No.5 tank 벽면의 압력 분포와 자유표면의 time history에 초점을 맞추어 수행하였다. 최종적으로 tank 크기를 최적화 하였고 최적화된 tank는 선수사파와 횡파상태의 모든 filling에서 공진현상과 충격압력이 발생하지 않음을 확인하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제24권6호
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• pp.30-33
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• 2010

This study presents the effect of filling ratio on sloshing impact pressure. The experiment was done with three filling ratios of 20%, 70%, and 95% of the tank height. The input of the motion was regular excitation. The total number of sensors in use were 53. They were installed on tank top and tank wall. The maximum pressures and the average of one third highest impact pressures for the whole pressure sensors were investigated. The result shows clearly the location of sensors which are exposed to the high impact pressures for different filling ratios. The characteristics of the impact patterns for three filling ratios were also examined.

• 한국해양공학회지
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• 제32권4호
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• pp.228-236
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• 2018

The performance of a porous swash bulkhead for the reduction of the resonant liquid motion in a swaying rectangular tank was investigated based on the assumption of linear potential theory. The Galerkin method (Porter and Evans, 1995) was used to solve the potential flow model by adding a viscous frictional damping term to the free-surface condition. By comparing the experimental results and the analytical solutions, we verified that the frictional damping coefficient was 0.4. Darcy's law was used to consider the energy dissipation at a porous bulkhead. The tool that was developed with a built-in frictional damping coefficient of 0.4 was confirmed by small-scale experiments. Using this tool, the free-surface elevation, hydrodynamic force (added mass, damping coefficient) on a wall, and the horizontal load on a bulkhead were assessed for various combinations of porosity and submergence depth. It was found that the vertical porous bulkhead can suppress sloshing motions significantly when properly designed and by selecting the appropriate porosity(${\approx}0.1$) and submergence depth.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권5호
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• pp.271-280
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• 2021

The code developed using a pressure-based method for unified conservation laws of incompressible/compressible fluids is expanded to handle moving or deforming body boundaries using the hybrid Cartesian/immersed boundary method. An instantaneous pressure field is calculated from a pressure Poisson equation for the whole fluid domain, including the compressible gas region. The polytropic gas is assumed for the compressible fluid so that the energy equation is decoupled. Immersed boundary nodes are identified based on edges crossing body boundaries. The velocity vector is reconstructed at the immersed boundary node using an interpolation along the assigned local normal line. The developed code is validated by comparing the time histories of pressure and wave elevation for sloshing in a rectangular and a membrane-type tank. The validated code is applied to simulate air cushion effects in a rectangular tank under sway motion. Time variations of pressure fields are analyzed in detail as the air pocket pulsates. It is shown that the contraction and expansion of the air pocket dominate the pressure loads on the wall of the tank. The present results are in good agreement with other experimental and computational results for the amplitude and the decay of the pressure oscillations measured at the pressure gauges.