The primary objective of this study is to present a modified method of hydroelastic analysis and application of it to the VLFS with submerged plate. The modal analysis method is applied to the VLFS with the submerged plate using the modified hydrodynamic coefficients. Namely, the wave exciting forces are modified by the transmission wave coefficients, while the interaction factor is used for the modification of radiation forces. To validate the proposed method, comparisons between the numerical calculations and experimental data have been carried out for the deflections of VLFS, and it shows good agreement between the calculation and experiment. The results presented in this study demonstrate that the elastic response of the VLFS is strongly affected by the hydrodynamic interaction induced by the submerged plate. As a result, we can confirm that the submerged plate is useful for reducing the hydroelastic deflection of VLFS, and the proposed method is valuable for predicting the elastic response of VLFS with attached the submerged plate.
Very Large Floating Structures (VLFS) are one among the solution to pursue an environmentally friendly and sustainable technology in birthing land from the sea. VLFS are extra-large in size and mostly extra-long in span. VLFS may be classified into two broad categories, namely the pontoon type and semi-submersible type. The pontoon-type VLFS is a flat box structure floating on the sea surface and suitable in regions with lower sea state. The semi-submersible VLFS has a deck raised above the sea level and supported by columns which are connected to submerged pontoons and are subjected to less wave forces. These structures are very flexible compared to other kinds of offshore structures, and its elastic deformations are more important than their rigid body motions. This paper presents hydroelastic analysis carried out on an innovative VLFS called truss pontoon Mobile Offshore Base (MOB) platform concept proposed by Srinivasan and Sundaravadivelu (2013). The truss pontoon MOB is modelled and hydroelastic analysis is carried out using HYDRAN-XR* for regular 0° waves heading angle. Results are presented for variation of added mass and damping coefficients, diffraction and wave excitation forces, RAOs for translational, rotation and deformational modes and vertical displacement at salient sections with respect to wave periods.
Modern ultra-large container carriers can be exposed to the unprecedented springing excitation from ocean waves due to their relatively low torsional rigidity. Large deck opening on the deck of container carriers tends to cause warping distortion of hull structure under wave-induced excitation, eventually leading to the higher chance of resonance vibration between its torsional response and incoming waves. To handle this problem, a higher-order B-spline Rankine panel method and Vlasov-beam FE model was directly coupled in the time domain, and the coupled equation was solved by using an implicit iterative method. In order to capture the complicated behavior of thin-walled open section girder, a sophisticated beam-based finite element model was developed, which takes into account warping distortion and shear-on-wall effect. Then, the developed beam model was directly coupled with the time-domain Rankine panel method for hydrodynamic problem by using the fixed-point iteration method. The developed computational scheme was validated through the comparison with the frequency-domain solution on the container carrier model in linear springing regime.
This paper describes an approach for the numerical analysis of container ship slamming and whipping and various parameters that influence slamming and whipping. For validation purposes, the numerical analysis results were compared with experimental results obtained as part of the Wave-Induced Loads on Ships Joint Industry Project. Water entry problems for two-dimensional (2D) sections were first solved using a 2D generalized Wagner model (GWM) for various drop conditions and geometries. As the next step, the hydroelastic numerical analysis of a 10,000-TEU container ship subjected to slamming and whipping loads in waves was performed. The analysis method used is based on a fully coupled model consisting of a three-dimensional (3D) Rankine panel model, a 3D finite element model (FEM), and a 2D GWM, which are strongly coupled in the time domain. Parametric studies were carried out in both numerical and experimental tests with various forward speeds, wave heights, and wave periods. The trends observed and the validity of the numerical analysis results are discussed.
The paper aims at illustrating several key issues and ongoing efforts for development of a reliable fully-Lagrangian particle-based solver for simulation of hydroelastic slamming. Fluid model is founded on the solution of Navier-Stokes along with continuity equations via an enhanced version of a projection-based particle method, namely, Moving Particle Semi-implicit (MPS) method. The fluid model is carefully coupled with a structure model on the basis of conservation of linear and angular momenta for an elastic solid. The developed coupled FSI (Fluid-Structure Interaction) solver is applied to simulations of high velocity impact of an elastic aluminum wedge and hydroelastic slammings of marine panels. Validations are made both qualitatively and quantitatively in terms of reproduced pressure as well as structure deformation. Several remaining challenges as well as important key issues are highlighted. At last, a recently developed multi-scale MPS method is incorporated in the developed FSI solver towards enhancement of its adaptivity.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제9권3호
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pp.339-349
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2017
This paper is related to structural design evaluation of 19,000 TEU ultra large container ship, dealing with hydroelastic response, i.e. springing and whipping. It illustrates application of direct calculation tools and methodologies to both fatigue and ultimate strength assessment, simultaneously taking into account ship motions and her elastic deformations. Methodology for springing and whipping assessment within so called WhiSp notation is elaborated in details, and in order to evaluate innovative container ship design with increased loading capacity, a series of independent hydroelastic computations for container ship with mobile deckhouse and conventional one are performed with the same calculation setup. Fully coupled 3D FEM - 3D BEM model is applied, while the ultimate bending capacity of hull girder is determined by means of MARS software. Beside comparative analysis of representative quantities for considered ships, relative influence of hydroelasticity on ship response is addressed.
Very Large Floating Structure(VLFS) is regarded as one of promising candidates for the future utilization of ocean space. VLFS has the merits of small environmental effect. short construction term, easiness for extension and removal. It is well known that hydroelastic response is one of major design concerns of such a huge structure. Most of studies on the hydroelastic analysis of VLFS assumed uniform mass and bending stiffness. In case of a floating hotel where noticeable change of mass and stiffness at the hotel part is expected. it is necessary to investigate the effect of nonuniform mass and bending stiffness on the hydroelastic response. A model test of a pontoon type VLFS with nonuniform bending stiffness carried out for performance evaluation of a floating marina-hotel-convention center is described in this paper. Through investigation of model test results and comparison with numerical analysis using eigenfunction method, effect of the variation of bending stiffness is discussed.
In this paper, breaking waves are generated in a 2-D wave tank and simulated by using a higher-order boundary element method. A piston-type wavemaker is operated by signals composed of elementary waves. The phase of elementary waves is determined by the linear theory such that they are focused to a prescribed position. Calculated plunging waves coincide well with experiment. A steel box with different plate thicknesses is installed at a predetermined position in the tank. Measured impulsive pressures due to breaking waves are found to be 0.8-1.2$\rho$C2, where $\rho$ corresponds to water density and C to wave celerity. The transverse displacement of the plate is described in terms of modal eigenfunctions. The natural frequencies measured by impact tests in air for thin plate coincide with the computational and theoretical values. The radiationpotential due to plate vibration is derived and the radiation force is expressed in terms of hydroelastic added mass and damping forces. Comparison of natural frequencies of plate in water proves that hydroelastic added mass and damping are properly considered. The measured strain due to regular waves supports the calculated one, but there are apparent discrepancies between theory and experiment in the impulsive case.
Kim, Yong-Hwan;Kim, Kyong-Hwan;Kim, Jae-Han;Kim, Tae-Young;Seo, Min-Guk;Kim, Yoo-Il
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제3권1호
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pp.37-52
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2011
The present paper introduced a computer program, called WISH, which is based on a time-domain Rankine panel method. The WISH has been developed for practical use to predict the linear and nonlinear ship motion and structural loads in waves. The WISH adopts three different levels of seakeeping analysis: linear, weakly-nonlinear and weak-scatterer approaches. Later, WISH-FLEX has been developed to consider hydroelasticity effects on hull-girder structure. This program can solve the springing and whipping problems by coupling between the hydrodynamic and structural problems. More recently this development has been continued to more diverse problems, including the motion responses of multiple adjacent bodies, the effects of seakeeping in ship maneuvering, and the floating-body motion in finite-depth domain with varying bathymetry. This paper introduces a brief theoretical and numerical background of the WISH package, and some validation results. Also several applications to real ships and offshore structures are shown.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권4호
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pp.983-999
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2014
The structural design of the ships includes two main issues which should be checked carefully, namely the extreme structural response (yielding & buckling) and the fatigue structural response. Even if the corresponding failure modes are fundamentally different, the overall methodologies for their evaluation have many common points. Both issues require application of two main steps: deterministic calculations of hydro-structure interactions for given operating conditions on one side and the statistical post-processing in order to take into account the lifetime operational profile, on the other side. In the case of ultra large ships such as the container ships and in addition to the classical quasi-static type of structural responses the hydroelastic structural response becomes important. This is due to several reasons among which the following are the most important: the increase of the flexibility due to their large dimensions (Lpp close to 400 m) which leads to the lower structural natural frequencies, very large operational speed (> 20 knots) and large bow flare (increased slamming loads). The correct modeling of the hydroelastic ship structural response, and its inclusion into the overall design procedure, is significantly more complex than the evaluation of the quasi static structural response. The present paper gives an overview of the different tools and methods which are used in nowadays practice.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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