• Journal of Ship and Ocean Technology
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• 제4권2호
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• pp.1-12
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• 2000

The present study concentrates on the weak-scatterer hypothesis for the nonlinear wave-body interaction problems. In this method, the free surface boundary conditions are linearized on the incoming wave profile and the exact body motion is applied. The considered problems are the diffraction problem near a circular cylinder and the ship response in oblique waves. The numerical method of solution is a Rankine panel method. The Rankine panel method of this study adopts the higher-order B spline basis function for the approximation of physical variables. A modified Euler scheme is applied for the time stepping, which has neutral stability. The computational result shows some nonlinear behaviors of disturbance waves and wave forces. Moreover, the ship response shows very close results to experimental data.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.677-680
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• 2004

This study investigates the buckling evaluation of connecting rods used in the diesel engine through finite element analysis. The Rankine formula, which is modified from classical Euler‘s formula, has been widely accepted in automotive industry to evaluate the buckling of connecting rods. Apparently, this formula is most suitable for the straight and idealized rod shape, and over-simplifies the geometric complexity associated with connecting rods. The subspace iteration method in FEA is used to predict the critical buckling stress of a connecting rod with certain slenderness ratio. To create models with various slenderness ratios for shank portion in the rod, the automatic meshing preprocessor was implemented. Results from FEA were verified by the experiments, in which the embedded strain gages measured for the connecting rod running at 4000rpm. The result indicates that the buckling prediction curve through FEA and experiment is effectively different from the curve of classical Rankine formula.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.27-38
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• 1997

본 논문에서는 Rankine Source 분포법에 의해 SWATH선의 조파저항 계산을 시도하였다. 자유표변조건은 이중모형근사형(Dawson형)의 자유표면조건과 free stream에 의한 근사형(Kelvin형)을 사용하고, 각각의 경우에 유한 차분법이 아닌 해석적인 방법을 사용하여 수치해석을 하였다. 위 두 가지 패널방법에 의한 수치계산결과, 얇은배 이론과 수정 세장체이론에 의한 계산결과 및 시험 탠값과의 비교를 통하여 각 방법의 특성을 논하였다. 저항실험은 단독형 스트러스와 탠덤값(tendem) 스트러트 SWATH선에 대해서 하였으며, 두 선체간의 거리변화에 따른 결과도 포함시켰다. 개발된 프로그램의 검증을 위해서 Wigley 단독선형 및 쌍동선형에 대해서 계산을 수행하여 발표된 시험결과와 비교하였다. Wigley 단독선형, 쌍동선형 및 SWATH 선형에 대해서 계산한 조파저항 값과 시험값, 관측한 파형과 계산한 파형을 비교하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.459-479
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• 2014

This paper considers experimental and numerical studies on added resistance in waves. As the numerical methods, three different methods, strip method, Rankine panel method and Cartesian-grid method, are applied. The computational results of vertical motion response and added resistance are compared with the experimental data of Series 60($C_B=0.8$) hull, S175 containership and KVLCC2 hull. To investigate the influence of above-still water hull form, a Rankine panel method is extended to two nonlinear methods: weakly-nonlinear and weak-scatterer approaches. As nonlinear computational models, three ships are considered: original KVLCC2 hull, 'Ax-bow' and 'Leadge-bow' hulls. Two of the three models are modified hull forms of original KVLCC2 hull, aiming the reduction of added resistance. The nonlinear computational results are compared with linear results, and the improvement of computational result is discussed. As experimental approach, a series of towing-tank experiment for ship motions and added resistance on the three models (original KVLCC2 hull, 'Ax-bow' and 'Leadge-bow') are carried out. For the original KVLCC2 hull, uncertainty analysis in the measurement of vertical motion response and added resistance is performed in three waves conditions: ${\lambda}/L=0.5$, 1.1, 2.0. From the experimental results, the effects of hull form on added resistance are discussed.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.1-6
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• 1992

본 논문에서는 유한차분법을 이용하여 선수파형을 계산하고, 이 결과를 비교평가 하므로서 선수선형 개량에 활용할 수 있는 한 방법에 대하여 기술하였다. 여기에서 사용된 대상선박은 당사에서 개발완료한 4,400TEU급 고속 컨테이너선으로 기본선형과 선수수정 선형에 대한 수치계산과 모형시험이 각각 수행되었으며, 본 차분방법 의한 계산 결과를 Simplified N-K problem과 Rankine source method, 그리고 모형시험 결과와 각각 비교하였다. 이 결과 유한차분법에 의한 계산결과는 모형시험 결과와 매우 근사한 경향을 보였고, 따라서 선박초기 설계단계에서 최적선수선형, 특히 최적 벌브형상을 결정하는데에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.35-47
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• 1996

포텐셜을 기저로 하는 판요소법을 사용하여 자유 표면이 존재하는 유동장에서 일정 속도로 전진하는 3차원 물체의 형상을 설계하였다. 설계 방법으로는 원하는 압력 분포를 경계 조건으로 부여하고 이를 만족하는 물체 형상을 찾아내는 역해석법(inverse method)을 사용하였다. 즉, 주어진 압력으로부터 물체 표면에 분포된 법선 다이폴의 세기인 포텐셜 값을 결정하게 되며, 이는 물체 표면에 대한 Dirichlet형태의 경계 조건으로서 Green의 정리로부터 유도된 적분 방정식을 해석하게 된다. 전체 속도 포텐셜은 기본 유동인 선속에 대한 성분과 선제에 의하여 교란되는 성분으로 구성되어진다고 가정하였으며, 교란 포텐셜을 사용하여 선형화된 자유 표면 경계 조건을 적용하였다. 적분 방정식에 대한 수치 해석을 위해 물체 표면에 법선 다이폴과 Rankine 쏘오스를 분포하였으며, 자유 표면에는 Rankine 쏘오스를 분포하고 4점 유한 차분법을 사용하여 자유 표면 경계 조건이 만족되도록 하였다. 해로서 얻어지는 각 판요소에서의 Rankine 쏘오스의 세기는 가상의 유동 출입량으로서 형상 수정항으로 사용되었다. 몰수 회전 타원체의 형상 설계에 대하여 본 설계법을 적용한 결과 무한 수심에서나 조파 상태에서 $4{\sim}6$회의 반복 계산으로 충분히 수렴된 해를 얻을 수 있었다. 또한 자유 표면을 가르고 전진하는 Wigley 수학적 선형에 대한 형상 설계를 수행하여 만족스러운 결과를 얻어내었으며, 얻어진 수치해는 매우 안정적이고 빠른 수렴성을 보였다. 선형의 우열 비교를 통해 조파 저항을 감소시킬 수 있는 압력 분포의 형태를 파악하였으며, 이를 바탕으로 조파 저항의 관점에서의 5500TEU급 콘테이너 운반선의 설계를 수행하였다. 설계되어진 새로운 선형은 조파 저항의 관점에서 기존의 선형보다 계산과 실험에서 모두 우수하게 개량된 것으로 나타났다.

• Journal of Ship and Ocean Technology
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• 제9권3호
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• pp.1-13
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• 2005

A design procedure for a ship with minimum total resistance has been developed using a numerical optimization method called SQP (Sequential Quadratic Programming) to search for optimized hull form and CFD(Computational Fluid Dynamics) technique. The friction resistance is estimated using the ITTC 1957 model-ship correlation line formula and the wave making resistance is evaluated using a potential-flow panel method based on Rankine sources with nonlinear free surface boundary conditions. The geometry of hull surface is represented and modified using B-spline surface patches during the optimization process. Using the Series 60 hull ($C_B$ =0.60) as a base hull, the optimization procedure is applied to obtain an optimal hull that produces the minimum total resistance for the given constraints. To verify the validity of the result, the original model and the optimized model obtained by the optimization process have been built and tested in a towing tank. It is shown that the optimal hull obtained around $13\%$ reduction in the total resistance and around $40\%$ reduction in the residual resistance at a speed tested compared with that of the original one, demonstrating that the present optimization tool can be effectively used for efficient hull form designs.

• 한국해양공학회지
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• 제18권3호
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• pp.32-39
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• 2004

A design procedure for a ship with minimum total resistance has been developed using a numerical optimization method called SQP(sequential quadratic programming) to search for different optimal hull forms. The frictional resistance has been estimated using the ITTC 1957 model-ship correlation line formula, and the wave resistance has been evaluated using a potential-flow panel method that is based on Rankine sources with nonlinear free surface boundary conditions. The geometry of a hull surface has been modified using B-spline surface patches, during the whole optimization process. The numerical analyses have been carried out for the modified Wilgey hull at three different speeds (Fn=0.25, 0.316, 0.408), and the calculation results were compared.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.43-51
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• 2001

본 연구는 랜킨소오스법과 저차 패널법을 이용하여 파랑 중 선박의 비정상 문제를 해석하였다. 기본유동을 균일 입사 유동(소위 Kelvin 유동)과 이중모형 유동의 두 가지로 가정하여 지배방정식과 경계조건을 만족하는 해를 구하고 비교하였다. 수정 Wigley 선형과 Series 60($C_B=0.7$) 선형에 대해 동유체력을 계산하여 실험 값 및 기존의 계산 값과 비교하였다. 이중모형에 의한 계산 값이 균일 입사 유동에 의한 계산 값보다 실험 치에 보다 더 가까운 결과를 보였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권10호
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• pp.787-793
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• 2012

최적화기법과 선형변환 자동화기법을 도입하여 고속 중형 Ro-Pax선박의 조파저항성능을 향상시킬 수 있는 선형설계방법에 대하여 연구하였다. 최적화기법으로는 SQP(sequential quadratic programming)을 적용하였으며, 선형변환 자동화기법으로는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)기법을 적용하였다. 목적함수인 선박의 조파저항성능을 예측하기 위하여 비선형 자유수면 경계조건과 선체의 침하량을 고려한 비점성 유동 해석 기법인 패널법을 적용하였다. 기준선형에 대하여 선형최적화를 수행하였으며 그 결과로 도출된 최적선형에 대하여 모형선을 제작하여 모형시험을 수행하였다. 기준선형과 최적선형에 대한 수치해석을 수행하여 얻은 결과와 최적선형에 대한 모형시험을 수행하여 얻은 결과를 서로 비교하였다.