The Journal of the Acoustical Society of Korea (한국음향학회지)

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An experimental study on the effect of mass injection location and flow rate for tip vortex cavitation of 3D hydrofoil

수중익 날개 끝 보텍스 캐비테이션 제어를 위한 질량분사 위치 및 분사량 영향에 대한 실험적 연구

  • 황은수 (선박해양플랜트연구소 함정공학연구센터) ;
  • 정소원 (선박해양플랜트연구소 함정공학연구센터) ;
  • 정홍석 (선박해양플랜트연구소 함정공학연구센터) ;
  • 설한신 (선박해양플랜트연구소 함정공학연구센터)
  • Received : 2023.04.13
  • Accepted : 2023.05.15
  • Published : 2023.05.31
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Abstract

In this paper, the effect of mass injection on the control of tip vortex cavitation was studied experimentally. A mass injection system for a 3D hydrofoil was designed to control the location of injection as well as the injection rate. A series of cavitation tests were carried out in a cavitation tunnel for different injection locations and rates. The cavitation behaviour was observed using a high-speed camera and the corresponding noise was measured using a hydrophone installed in the observation window. The results showed that the tip vortex cavitation was suppressed under certain conditions and the noise was reduced in some frequency bands. It was also found that there is a location where the effect of mass injection could be maximized and hence the noise reduction.

본 논문에서는 선박 수중방사소음 저감을 위하여 질량 분사를 통하여 선박의 저속 운항 조건에서 발생하는 날개 끝 보텍스 캐비테이션 제어에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 3차원 수중익 모형에 대해 질량 분사 위치와 분사량을 조절 할 수 있는 질량 분사 시스템을 제작하였으며, 이를 캐비테이션 터널 내에 설치하고 3차원 수중익으로부터 생성되는 캐비테이션의 강도에 따른 시험을 캐비테이션 제어 실험을 수행하였다. 질량 분사 위치 및 분사량에 따른 캐비테이션의 관찰과 소음 특성을 분석하기 위하여 고속 카메라와 음향 센서를 이용하여 계측하였고, 그 결과 질량 분사에 따라 특정 조건에서 날개 끝 보텍스가 억제되고 특정 주파수 대역의 소음이 저감 되는 것을 확인하였다. 날개 끝 보텍스 제어와 소음 저감 성능에 우수한 분사구 위치가 있음을 확인하였고, 일정 수준 이상의 분사량을 가질때 큰 저감 효과가 있음을 확인하였다. 질량 분사를 이용하여 날개 끝 보텍스의 강도가 약할 때 특정 조건에서 제어가 가능하다는 것을 확인하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 논문은 산업통상자원부 지원 조선해양산업핵심기술개발사업 "IMO 해양환경보호 규제대응을 위한 선박수중방사소음 모니터링 및 소음저감기술개발(20012974)" 과제의 연구 결과 중 일부입니다.

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