Effect of Flow Liners on Ship′s Wake Simulation in a Cavitation Tunnel

캐비테이션 터널에서의 반류분포 재현에 미치는 유동조절체의 영향

Flow control devices, such as flow liners, are frequently introduced hi a cavitation tunnel in order to reduce the tunnel blockage effect, when a three-dimensional wake distribution is simulated using a complete ship model or a dummy model. In order to estimate the tunnel wall effect and to evaluate the effect of flow liners on the simulated wake distribution, a surface panel method is adopted for the calculation of the flow around a ship model and flow liners installed in a rectangular test section of a cavitation tunnel. Calculation results on the Sydney Express ship model show that the tunnel wall effect on the hull surface pressure distribution is negligible for less than 5% blockage and can be appreciable for more than 20% blockage. The flow liners accelerate the flow near the after body of the ship model, so that the pressure gradient there becomes more favorable and accordingly the boundary layer thickness would be reduced. Since the resulting wake distribution is assumed to resemble the full scale wake, flow liners can also be used to simulate an estimated full scale wake without modifying the ship model. Boundary layer calculation should be incorporated in order to correlate the calculated wake distribution with tole measured one.

캐비테이션 터널에서 모형선 혹은 부분모형선을 사용하여 3차원 반류분포를 재현시키고자 할 때, 유동조절체를 사용하여 터널 위벽효과(Tunnel wall effect)를 감소시키는 경우가 있다. 유동조절체가 선미후류 유동에 미치는 영향과 터널 위벽효과를 해석하기 위하여 직사각형 단면의 시험부에 설치되어 있는 모형선과 유동조절체 주위 유동을 표면양력판 이론을 사용하여 해석하였다. Sydney Express 모형선 주위 유동에 대한 계산결과에 의하면 선체 표면 압력분포에 미치는 캐비테이션 터널의 위벽효과는 막음비(Blockage)가 5% 이내인 경우에는 무시할 정도이며, 막음비가 20% 이상인 경우에는 상당히 큼을 알 수 있다. 유동조절체를 선미 부근 터널벽에 설치함으로써 선미 유동중 축방향속도가 증가되었으며, 선체표면에서의 압력구배(pressure gradient)는 선미 경계층의 두께가 덜 증가되는 방향으로 변화되었음을 알 수 있었다. 유동조절체를 설치하여 재현된 반류분포는 등속도곡선의 폭이 좁아지기 때문에 추정된 실선반류 분포를 재현하기 위하여 유동조절체를 사용하는 경우가 있다. 표면양력판에 의해 계산된 반류분포는 이상유체 가정을 토대로 계산되었기 때문에 계측된 반류분포와의 차이를 보정하기 위해서는 경계층 계산이나 점성유동계산이 필요하다.