$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

심해 라이저의 와류유기 진동해석
Vortex-Induced Vibration Analysis of Deep-Sea Riser 원문보기

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, v.31 no.5, 2017년, pp.364 - 370  

박성종 (삼성중공업(주) 중앙연구소) ,  김봉재 (삼성중공업(주) 중앙연구소)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A numerical model based on the mode superposition method is used to study the vortex-induced vibration response characteristics of a deep-sea riser such as steel catenary riser (SCR). A steel catenary riser can be modeled using a flexible cable with simple supports at both ends. The natural frequenc...

주제어

#카티너리 라이저   #상부장력 라이저   #와류유기 진동   #피로 손상   #모드 중첩  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

문제 정의

  • 본 연구에서는 모드중첩법에 기반한 수치모델을 제시하여 카티너리 라이저의 와류유기 진동 수치해석기법을 정리한다. 카티너리 라이저는 양단이 단순지지된 유연한 케이블로 모델링되며, 입력과 출력 파워의 평형을 이용하여 진동 응답 및 피로수명을 계산한다.

가설 설정

  • Table 2에서 제시한 검증 모델은 일정한 단면을 가지며, 양단은 단순지지(Pinned-Pinned)되는 것으로 가정되었다. 또한, 라이저의 플랫폼 설치점은 해수면과 동일하다고 가정하였다. 라이저의 길이 L은 식 (28)에 의해 구할 수 있으며, 고유진동수와 고유모드는 식 (17)과 식 (18)에 의해 구할 수 있다.
  • 길이가 지름에 비하여 매우 큰 심해 라이저를 유연한 케이블로 근사하였으며, 와류흘림에 대한 라이저의 동적 응답을 관찰하였다. 카티너리 라이저에 대한 해석을 검증하기 위하여 라이저의 수직 설치각도를 0으로 가정하여 상부장력 라이저로 이상화하였으며, SHEAR7 결과와 비교하여 그 타당성을 검토하였다. SHEAR7과 일부 차이는 모드중첩에 따른 외력의 가진범위와 기여도의 차이에서 기인하는 것으로 보인다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
라이저에 피로손상이 발생하는 과정은? 라이저가 설치된 해역에 일정한 속도 이상의 해류가 흐르는 경우, 급격한 구배 변화로 인하여 라이저 뒷면에는 규칙적인 패턴의 와류 흘림(Vortex Shedding) 현상이 발생하게 된다. 와류 흘림은 라이저에 주기적으로 하중을 발생시키며, 라이저의 움직임과 상호 작용에 의하여 와류유기 진동(Vortex-Induced Vibration, VIV)을 발생시킨다. 특히, 와류 흘림 주파수가 라이저의 고유진동수(Natural Frequency)와 가까워지면 라이저는 와류 흘림과 동조화되어 대변위 진동이 발생하게 된다. 이를 Lock-in 현상이라고 하며, 이 때 라이저는 큰 구조 응력에 의하여 피로손상이 발생한다(Park et al.
라이저 설계의 핵심은 무엇인가? 카티너리 라이저는 수명기간 중 해류와 파랑 등의 외부 하중에 지속적으로 노출되며, 구조적인 안정성을 확보하기 위하여 이와 같은 외부환경에 잘 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 따라서 라이저의 피로수명을 예측하는 것이 설계의 핵심 중 하나이다.
카티너리 라이저가 다른 라이저에 비해 심해 자원개발에 가장 넓게 적용되는 이유는? 심해역에 설치되는 라이저는 높은 압력 등 열악한 환경에 노출되기 쉽다. 카티너리 라이저(Steel Catenary Riser, SCR)는 상부장력 라이저(Top Tensioned Riser, TTR)에 비하여 더욱 큰 선박의 움직임을 허용하며, 플렉서블라이저(Flexible Riser)에 비하여 열악한 환경에 더욱 잘 견딜 수 있다. 따라서 카티너리 라이저는 심해 자원개발에 가장 넓게 적용되고 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (11)

  1. Det Norske Veritas (DNV), 2006. Recommended Practice DNVRP- F105, Free Spanning Pipelines, Det Norske Veritas. 

  2. Gao, Y., Zong, Z., Sun, L., 2011. Numerical Prediction of Fatigue Damage in Steel Catenary Riser due to Vortex-Induced Vibration. Journal of Hydrodynamics, 23(2), 154-163. 

    상세보기 crossref

  3. Gopalkrishnan, R., 1993. Vortex-Induced Forces on Oscillating Bluff Cylinders, Sc. D. Thesis. Massachusetts Institute of Technology and Woods Hole Oceabigraphic Institute. 

  4. Kim, K.H., 2013. Dynamic Response Analysis of Top-Tensioned Riser under Sheared Cureent Load. Journal of Ocean Engineering and Technology, 27(4), 83-89. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. Park, S.J., Kwon, H.J., Lee, I., Han, J.H., 2004. Flow-Induced Vibration Analysis of Bridge Girder Section. Journal of Korean Society for Noise and Vibration Engineering, 14(5), 402-409. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. Vandiver, J.K., Li, L., 2005. SHEAR7 V4.4 Program Theoretical Manual. Massachusetts Institute of Technology. 

  7. Vandiver, J.K., Li, L., 2015. User Guide for SHEAR7 Version 4.9a. Massachusetts Institute of Technology. 

  8. Venugopal, M., 1996. Damping and Response Prediction of a Flexible Cylinder in a Current, Ph.D. Thesis. Massachusetts Institute of Technology. 

  9. Vikestad, K., 1998. Multi-Frequency Response of a Cylinder Subjected to Vortex Shedding and Support Motions, Ph.D. Thesis, Norwegian University of Science and Technology. 

  10. Vikestad, K., Larsen, C.M., Vandiver, J.K., 2000. Damping of Vortex-Induced Vibrations. Offshore Technology Conference, Paper No. OTC 11998, Houston, Texas. 

  11. Youn, J.Y., 2016. Dynamic Response and Fatigue Life Estimation of Top-Tensioned Marine Riser according to the Methods to Determine Power-in Region and Distribution, Master Thesis. Pusan National University. 

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로