• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.86-101
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• 2021

This study examined the effects of buoy shape and Nonlinear Froude-Krylov force (NFK) on a heaving-buoy-type Wave Energy Converter (WEC). Based on the Maclaurin expansion, the theoretical solutions of the NFK were derived for three different buoy shapes; hemispheric buoy, circular vertical cylinder, and truncated conical cylinder. A hydraulic power take-off system was adopted, and the latching control strategy was applied to maximize the extracted power from the WEC. The nonlinear effects of the Froude-Krylov force and restoring force on the heaving point absorber were investigated by comparing the heave Response Amplitude Operator (RAO) and time-averaged power extraction. The results showed that the conventional linear analyses were overestimated by up to 50% under the high amplitude wave condition. The latching control strategy was the most effective when peak wave period of regular or irregular wave was 0.4-0.45 times the heave natural period of the buoy.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.161-169
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• 2020

테트라포드로 피복된 경사식방파제 상부구조물에 파가 경사 입사할 때의 파력 변화를 관찰하기 위한 수리모형실험을 수행하였다. 입사파향은 0, 15, 30, 45° 4가지로 변화시켰으며 상부구조물 전면 및 하부면에 파압계를 부착하여 수평 및 연직파력을 계측하였다. 실험을 통해 입사각과 구조물 전면이 이루는 각도가 증가할수록 수평 및 연직 파력이 모두 감소함을 확인하였다. 실험자료 분석 결과로부터 입사파향에 대한 수평 및 연직 파력 감소율 산정식을 각각 제시하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제19권3호
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• pp.395-403
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• 2016

A cylinder-type underwater vehicle for military use that is running near the free surface at the final homing stage to hit a surface ship target is affected by wave force and moment. Since wave can affect an underwater vehicle running at the depth less than half of the modal wave length, it is important to confirm that the underwater vehicle can work well in such a situation. In this paper, wave force and moment per unit wave amplitude depending on wave frequency, wave direction, and vehicle's running depth were calculated by 3-Dimensional panel method, and the numerical results were modeled in external force terms of six degrees of freedom equations of motion. Motion simulation of the underwater vehicle running in various speed, depth, and sea state were performed.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.19-25
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• 2022

수리모형실험을 통해 경사식 호안 배후면 포장체 상부면에 작용하는 월파력과 하부면에 작용하는 양압력을 계측하고 설계에 활용 가능한 경험식을 제안하였다. 상부구조물의 파라펫, 수심, 상대여유고 및 소파블록 피복두께 조건을 다르게 실험을 수행하여 경사식 호안 상부구조물 및 배후 포장체에 작용하는 파력을 분석하였다. 이를 통해 월파에 의한 파력과 양압력에 영향을 미치는 주요 상관변수를 식별하고, 포장체에 작용하는 파력을 산정할 수 있는 경험식을 제안하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.401-412
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• 2008

본 연구에서는 3차원수치파동수로내에 쇄파후의 파랑이 대형연직원주구조물에 작용할 때 작용파력과 구조물에 의한 파랑변형을 수치적으로 해석한다. 수치해석법으로 파랑과 구조물과의 비선형상호간섭에 따른 쇄파현상을 포함하는 복잡한 자유수면의 거동특성을 고정도로 해석할 수 있는 3차원Navier-Stokes운동방정식과 자유수면추적에 3차원VOF(Volume Of Fluid)법을 결합한 강비선형해석법을 적용한다. 3차원파동장내에서 해저는 쇄파를 상대적으로 쉽게 발생시킬 수 있는 경사스텝의 해저(변수심의 경사수역과 일정수심역으로 구성)로 이루어진 경우를 고려하며, 파고의 변화에 따라 쇄파가 경사수역 또는 일정수심역에서 발생하여 일정수심역의 대형연직원주구조물에는 쇄파후의 파랑만이 작용하는 경우로 한정한다. 구조물의 위치 및 입사파랑의 파고변화가 구조물에 작용하는 파력 및 파랑변형에 미치는 특성을 쇄파전후의 파랑을 중심으로 검토하고, 쇄파후 파랑의 전파에 따른 파랑에너지의 변화와 구조물에 작용하는 파력특성과를 연관시켜 논의하여 3차원파동장에서 파랑과 구조물과의 강비선형간섭현상의 특성을 규명한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.424-433
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• 2015

본 연구에서는 회절을 고려하여 반무한방파제 형식의 직립식 장대구조물에 작용하는 파력에 대해 검토하였다. 장대구조물에 작용하는 파력은 규칙파, 일방향 불규칙파 및 다방향 불규칙파를 대상으로 하였다. 방파제 전면 및 후면에서 발생하는 회절을 모두 고려하였다. 방파제의 상대길이(1/L)가 0인 경우 방파제에 작용하는 파력은 회절에 의해 0이 된다. 방파제의 상대길이가 1.0 이하인 경우에는 회절의 영향이 비교적 강하였으며, 방파제의 상대길이가 0.5 이상인 경우에는 방파제의 장대화 효과에 의해 작용 파력이 크게 감소하였다. 즉, 방파제의 상대길이가 1.0 이하인 경우에는 회절효과의 고려가 필요하며, 장대 방파제의 파력 감소효과를 얻기 위해서는 방파제의 상대길이가 최소 0.5 이상이어야 함을 알 수 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제7권2호
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• pp.9-18
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• 1993

Numerical wave tank is a robust tool by which the nonlinear interactions between the body and the free-surface can be treated in time-domain. In this paper, a two-dimensional numerical wave tank based on the Spectral/Boundary-Element Method is developed, and applied successfully to the study of nonlinear wave diffraction around a submerged circular cylinder. Particularly, it is shown that the high-order wave components of significant wave height are developed in the lee-side of the cylinder and that these waves result in a negative drift force on the circular cylider.

• Coupled systems mechanics
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• 제2권1호
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• pp.111-126
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• 2013

The structural design requirements of an offshore platform subjected to wave induced forces and moments in the jacket can play a major role in the design of the offshore structures. For an economic and reliable design; good estimation of wave loadings are essential. A nonlinear response analysis of a fixed offshore platform under structural and wave loading is presented, the structure is discretized using the finite element method, wave plus current kinematics (velocity and acceleration fields) are generated using 5th order Stokes wave theory, the wave force acting on the member is calculated using Morison's equation. Hydrodynamic loading on horizontal and vertical tubular members and the dynamic response of fixed offshore structure together with the distribution of displacement, axial force and bending moment along the leg are investigated for regular and extreme conditions, where the structure should keep production capability in conditions of the 1-yr return period wave and must be able to survive the 100-yr return period storm conditions. The result of the study shows that the nonlinear response investigation is quite crucial for safe design and operation of offshore platform.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4B호
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• pp.413-420
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• 2006

연안역에 설치되는 구조물로서 경관이나 해수 교환면에서 높은 기능을 가지고 있는 수중방파제의 건설이 증가하고 있다. 수중방파제의 경우, 천단이 정수면 아래에 위치하기 때문에 소형선박의 항해에 대한 표식으로서 일반적으로 부이가 많이 이용되고 있으나, 경관면 뿐만 아니라 쇄파파력에 의한 계류시스템의 파단과 같은 문제점이 지적되고 있다. 이로 인해, 최근에는 계류부이방식 대신에 자연에 가까운 경관을 창조할 수 있는 표식암을 이용하는 경우가 늘고 있으며, 이러한 표식암에 작용하는 파력의 정확한 예측은 설계 시 매우 중요하다. 본 연구에서는 불규칙 파동장을 대상으로 표식암에 작용하는 파력특성을 수리모형실험에 근거하여 검토하였다. 무차원 파력은 수중방파제상의 표식암 설치위치가 연안측으로 이동함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 또한, Morison식을 이용하여 얻어진 항력계수와 관성력계수의 변동특성이 K.C.수의 변화와 연관되어 논의되었다.

• 한국수산과학회지
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• 제27권5호
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• pp.605-612
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• 1994

The methods to determine the hydrodynamic coefficients for the fixed type artificial reefs which were constructed to control ecological system in coastal waters are compared and discussed by model test results. To calculate the wave forces, least square method show good agreement with the experimental results and more stability than maximum force component method or Fourier decomposition method. This modified least square method of weighting the square of measured force turned out to be the most feasible method for maximum force. Using the feasible method, hydrodynamic characteristics for artificial reefs on uniform slopes offshore and breaking zone were studied. They were properly related to Keulegan-Carpenter's number and found larger than previous results. Wave force coefficients for artificial reefs around breaking zone were distributed from 1.5 to 2.5, and the mean value was 2.0. Drag force components were more in evidence than inertia force in maximum force which is important parameter to evaluate stability for high-permeability structures. A formula for the calculation of the maximum force for artificial reefs design is proposed, using structural dimension, water particle velocity and Keulegan-Carpenter's number.