Improvement of Gas Pipe Structure for ULCS using Flow Analysis

유동 해석을 이용한 산업용 초대형 컨테이너 선박의 가스파이프 구조개선

Abstract

Recently, container vessels are required to be applied various technologies to improve ship life-cycle and operating efficiency for the cost decreasing of logistics. The degradation of engine efficiency due to the increasing capacity of the ship and the related equipment of facilities are applied to large-scale ships without considering the condition of ship operation by increasing the ship size and feature. In this paper, the flow analysis is performed with existing gas pipe in large-scale container ship with the operation-condition of higher capacity engine and facilities, and the results were used on the new gas pipe design for ULCS (Ultra Large Container Ship). The newly designed gas pipe can be expected to increase the operating efficiency of ULCS.

최근 컨테이너 선종은 물류비 감소를 위한 대형화 및 그에 따른 선박운용 효율의 향상을 위하여 수명 증가 및 경량화를 위한 다양한 기술의 적용이 필수적으로 요구되고 있다. 선박의 크기 증가에 따른 엔진의 효율 저하와 이와 관계된 부수적인 설비들은 대형화에 따른 효과성 검증 없이 그 크기와 형태를 증가시켜 대형 선박에 적용되고 있다. 본 논문에서는 기존의 대형 컨테이너 선박에 적용되는 배기가스 파이프를 초대형 선박에 적용하기 위하여 유동 해석을 실시하고 그 결과를 바탕으로 초대형 선박에 적용 가능한 구체적인 배기가스 파이프의 구조 형태를 연구하였다. 이를 위하여 기존의 가스 파이프에 초대형 선박의 엔진운용 조건을 적용하여 모델링하고, 모델링에 필요한 주요 요소를 결정하고 이를 CFD에 적용하여 시뮬레이션을 통해 연구하였다. 그 결과를 바탕으로 유량의 흐름, 불필요한 구간 등을 효과적으로 개선하여 설계된 가스파이프는 초대형 컨테이너 선박의 운용효율 증가를 기여할 수 있다.

Fig. 1. Procedure to simulation

Fig. 2. Configuration of vessel engine

Fig. 3. Exhaust gas system engine

Fig. 4. Gas pipe modeling

Fig. 5. Gas pipe flow analysis

Fig. 7. Improved gas pipe flow analysis

Fig. 6. Improved gas pipe modeling

Table 1. Exhaust gas data of engine

Table 2. Exhaust gas pressure data of engine

Table 3. Exhaust gas pressure improvement rate