Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.49
no.6
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pp.461-468
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2012
In this study, a Cartesian-grid method based on finite volume approach is applied to simulate the ship motions in large amplitude waves. Fractional step method is applied for pressure-velocity coupling and TVD limiter is used to interpolate the cell face value for the discretization of convective term. Water, air, and solid phases are identified by using the concept of volume-fraction function for each phase. In order to capture the interface between air and water, the tangent of hyperbola for interface capturing (THINC) scheme is used with weighed line interface calculation (WLIC) method which considers multidimensional information. The volume fraction of solid body embedded in the Cartesian grid system is calculated using a level-set based algorithm, and the body boundary condition is imposed by a volume weighted formula. Numerical simulations for the two-dimensional barge type model and Wigley hull in linear waves have been carried out to validate the newly developed code. To demonstrate the applicability for highly nonlinear wave-body interactions such as green water on the deck, numerical analysis on the large-amplitude motion of S175 containership is conducted and all computational results are compared with experimental data.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.2
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pp.875-882
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2019
The effects of Triangle Groove Strips (TGS) on Vortex-induced Vibration (VIV) suppression of marine riser are numerically investigated using Computational Fluid Dynamics (CFD) method. The range of Reynolds number in simulations is 4.0 × 104 < Re < 1.2 × 105. The two-dimensional unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and Shear Stress Transport (SST) k-ω turbulence model are used to calculate the flow around marine riser. The Newmark-β method is employed for evaluating the structure dynamics of marine riser. The effect of the height ratio (ε) of TGS on VIV suppression is evaluated. The amplitude responses, frequency responses, vortex patterns and the flow around the structures are discussed in detail. With the increase of the height ratio of TGS, the suppression effect of TGS on VIV suppression is improved firstly and then weakened. When ε=0.04, the suppression effect of TGS is the best. Compared with the VIV responses of smooth marine riser, the amplitude ratio is reduced by 38.9%, the peak of the lift coefficient is reduced by 69% and the peak of the drag coefficient is reduced by 40% when Re=6.0 × 104. With the increase of Reynolds number, the suppression effect of TGS on VIV suppression is improved firstly and then weakened. When the Reynolds number is 7.0 × 104, the amplitude ratio can be reduced by 40.1%. As to the large-amplitude vibration cases, the TGS show nice suppression effect on VIV.
Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference
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1999.10c
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pp.169-174
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1999
The reclamation area of Saemangeum (Kunsan) located between 126$^{\circ}$10' -126$^{\circ}$50'E and and 35$^{\circ}$35'N -36$^{\circ}$05'N at the western coast of Korea. The construction of the 33km sea dike is building in the Saemangeum area. When the construction of the sea dike in the coastal region takes plase, there exists a certain amount of soil which is diffused by the tidal current. Behavior of the soil diffusion usually depends on its intrinsic characteristics, bathymetry, construction method and used mchinery. The amount of soil at the construction acts as a pollutant which is the cause of changing the marine environment. When the soil material is diffused , it may form a layer which obstructs the light passing into the sea and causes the extinction or alteration of the living beings on the sea bottom. The settlement of soil material could change the sea bottom deposit. The purpose of MITIGATION is to harmonize the development and the conservation of environment, to restrict environmental destruction and to reproduce the enviroment damaged by the construction in the coastal region. The purpose of this study is to find the method by which we minimize the anti-function of development in the coastal region. Tide and tidal current are calculated using a two-dimensional numerical model before the construction of sea dike in Saemangeum Bay. The numerical results are compared well with field observations. On the basis of these results, we caculated the tide and tidal current after the construction of the sea dike in order to investigate the change of the tide and tidal current after the construction of the sea dike. Moreover, we calculated the tide and tidal current after the construction of submerged breakwater in order to preserve the enviornmental condition of creature habitat . We compared the tide and tidal current before and after the construction of submerbed breakwater, to investigate the possbility of MITIGATION in the fisheries.
Hydrogen assisted cracking (HAC) is one of the most complicated problem in welding. Huge amount of studies have been done for decades. Based on them, various standards have been established to avoid HAC. But it is still a chronic problem in industrial field. It is well known that the main causes of the hydrogen crack are residual stress, crack susceptible micro structures and a certain critical level of hydrogen concentration. Even though the exact generating mechanism is unclear till today, it has been reported that the hydrogen level in the weld metal should be managed less than a certain amount to prevent it. Matsuda studied that the residual hydrogen level in the weld metal can be varied even if the initial hydrogen content is same. It is also insisted in this report that the residual hydrogen concentration is in stronger correlation with hydrogen crack than the initial hydrogen content. But, in practical point of view, the residual hydrogen is still hard to consider because measuring hydrogen level is time and cost consuming process. In this regard, numerical analysis is the only solution for considering the residual hydrogen content. Meanwhile, Takahashi showed the possibility of predicting the residual hydrogen by a rigorous FE analysis. But, few commercial software suitable for solving the weld metal hydrogen has been reported yet. In this study, two dimensional thermal - hydrogen coupled analysis was developed by using the commercial FE software MARC. Since the governing equation of the hydrogen diffusion is similar to the heat transfer, it is shown that the heat transfer FE analysis in association with hydrogen diffusion property can be used for hydrogen diffusion analysis. A series of simulation was performed to verify the accuracy of the model. For BOP (Bead-On-Plate) and the multi-pass butt welding simulations, remaining hydrogen contents in the weld metal is well matched with measurements which are referred from Kim and Masamitsu.
On the basis of the potentials for the growth of local economy and the result of investigation of the ocean space development status, an ocean resort complex was proposed at the small harbor with a parallel beach in the east coast of Korea. As the development plan needs to reclaim the noticeable amount of coastal water area together with the applied shore facilities, it is necessary to analyze their impacts. Here, it was intended to analyze the coastal environment change such as water circulation and bottom change because of the development plan. A horizontal two-dimensional numerical model was applied to represent the combined impact of wind waves and tidal currents to sediment transport in that coastal region. Based on the result of 30 days tidal current simulations considering major four tidal components of $M_2$,$S_2$,$K_1$ and $O_1$ for the upper and lower boundaries and wind field data, bottom change was discussed. Flow velocities were not changed much at outer breakwater of Yangpo harbor. Bottom was eroded by maximum 1.7m after construction but some locations such as lee side of outer breakwater and some islets near the entrance shows isolated accretions. Although it needs more field observations for bottom change in the period of construction, the numerical calculation shows that there exist small impacts near the entrance area and coastal boundaries because of the development.
Laminar mixed convection of a nanofluid consists of water and $Al_2O_3$ in a horizontal circular tube has been studied numerically. Two-phase mixture model has been used to investigate hydrodynamic and thermal behaviors of the nanofluid with variables physical properties. Three dimensional Navier-Stokes, energy and volume fraction equations have been discretized using the finite volume method. The Brownian motions of nanoparticles have been considered to determine the thermal conductivity and dynamic viscosity of $Al_2O_3$-Water nanofluid, which depend on temperature. The calculated results show good agreement with the previous numerical data. Results show that in a given Reynolds number (Re), increasing solid nanoparticles volume fraction and Richardson number (Ri) increases the convective heat transfer coefficient and wall shear stress.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.25
no.6
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pp.495-507
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2023
Considering the continuing discussion about the Korea-Japan undersea tunnel, it is necessary to conduct a scientific investigation into tunnel deformation associated with large ground movements at fault. This paper presents findings obtained from numerical experiments to investigate a seismic lining that adopts rubber-like material. We utilized the user material subroutine to obtain the deformation gradient of the hyperelastic material. Additionally, polar decomposition is used to analyze the results, where the data is displayed on a series of two-dimensional planes using the principal direction, which facilitates a better insight into the deformation. Tunnel engineers could refer to this paper for the procedure to investigate the deformation of hyperelastic material.
In this paper, the non-linear behavior of masonry-infill and bare steel frames using different beam-column connections under monotonic static loading was investigated through a parametric study. Numerical models were carried out using one- and two-dimensional modelling to validate the experimental results. After validating the experimental results by using these models, a parametric study was carried out to model the behavior of these frames using flushed, extended, and welded connections. The results showed that using the welded or extended connection is more efficient than using the flushed type in masonry-infilled steel frames, since the lateral capacities, initial stiffness, and toughness have been increased by 155%, 601%, and 165%, respectively in the case of using welded connections compared with those used in bare frames. The FE investigation was broadened to study the influence of the variation of the uniaxial column loads on the lateral capacities of the bare/infill steel frames. As the results showed when increasing the amount of uniaxial loading on the columns, whether in tension or compression, causes the lateral load capacity of the columns to decrease by 26% for welded infilled steel frames. Finally, the influence of using different types of beam-to-column connections on the vertical capacities of the bare/infill steel frames under settlement effect was also studied. As a result, it was found that, the vertical load capacity of all types of frames and with using any type of connections is severely reduced, and this decrease may reach 62% for welded infilled frames. Furthermore, the flushed masonry-infilled steel frame has a higher resistance to the vertical loads than the flushed bare steel frame by 133%.
The stiffness properties of heterogeneous concrete materials and their degradation were investigated at different-levels of observations with aids of the opportunities and limitations of multi-resolution wavelet analysis. The successive Haw transformations lead to a recursive separation of the stiffness properties and the response into coarse-and fine-scale features. In the limit, this recursive process results in a homogenization parameter which is an average measure of stiffness and strain energy capacity at the coarse scale. The basic concept of multi-resolution analysis is illustrated with one and two-dimensional model problems of a two-phase particulate composite representative of the morphology of concrete materials. The computational studies include the meso-structural features of concrete in the form of a hi-material system of aggregate particles which are immersed in a hardened cement paste taking due to account of the mismatch of the two elastic constituents.
At the initial stage of the underground reservoir design one should thoroughly consider surface and subsurface hydrology, hydrogeologic characteristics of aquifer system, and the function of cut - off wall because it is linked to the effective management. In this study, three dimensional finite difference model was applied to analyse the function of Ian underground reservoir at Kyungbuk Province. The steady and unsteady state conditions after construction of the underground dam were simulated through the model, and from these results the groundwater budget and the safe yield were determined. The model simulation indicates the infiltration of irrigation water to be one of the major factors of seasonal fluctuation of groundwater level. The recharge rates of irrigation water were estimated as 4.3mm/d during May and June, and 1.7mm/d during July and Agust. Groundwater recharge from the watershed area estimated to about $0.04m^3/s$, almost consistent through the year. In 1984, groundwater discharge through the transverse section of the dam was $0.002m^3/s$ and the optimum yield for two momths(July and Aguest)was $254000m^3$, however, the discharge became $0.013m^3/s$ in1993, implying the failure of cut -off function. without appropaiate of the cut - off wall, optiumum yield during the irrigaton period would be $93, 000m^3$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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