• 제목/요약/키워드: 날개 끝 보오텍스 유동

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덕트 로터의 날개끝 보오텍스 캐비테이션 초기발생특성 (Inception of Tip Vortex Cavitation on Ducted Rotors)

  • 김기섭;김경열;안종우;이진태;박의동;채한복;이한성
    • 대한조선학회논문집
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    • 제36권1호
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    • pp.37-46
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    • 1999
  • 덕트 로터 추진장치에서 덕트와 로터 날개끝 사이의 간극변화가 날개끝 보오텍스 캐비테이션 초기발생 특성에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 허브 보오텍스 캐비테이션과 날개끝 보오텍스 캐비테이션 초기발생특성의 상관관계를 살펴보기 위해서 추진장치 하류에서 축방향과 원주방향유속을 L.D.V.로 계측하였다. 날개끝 및 허브 보오텍스 캐비테이션 초기발생 관찰결과와 유속분포로부터 해석된 유동변화가 정성적으로 잘 일치하고 있으며, 날개끝 보오텍스 캐비테이션 초기발생 지연을 최대화할 수 있는 최적의 간극량을 도출하였다.

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유동가시화를 통한 타원형날개주위 유동연구 (Study on the Flow Around an Elliptic Wing Using Flow Visualization Technique)

  • 현범수;김문찬
    • 대한조선학회논문집
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    • 제30권1호
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    • pp.94-103
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    • 1993
  • NACA0020 단면을 갖는 타원형 날개끝에서 발생되어 전개되는 Tip Vortex를 연구하기 위하여 날개표면과 후류에서의 유동특성을 조사하였다. 날개표면 유동은 Tufts법과 캐비테이션 관찰로 분석되었으며 날개표면 압력계측으로 유동가시화 결과를 보완하였다. 연구결과 강력한 스팬방향 압력구배가 Tip Vortex 생성에 결정적 영향을 줌과 아울러 날개 양쪽면에서의 유동이 공히 보오텍스의 생성에 기여함을 알 수 있었다. 한편, 자세한 Tip Vortex의 구조를 보기위하여 캐비테이션 관찰, Laser Sheet 기법에 의한 보오텍스 단면가시화 및 유속계측이 실시되었는데 보오텍스의 형상과 강도는 날개의 받음각에 지배되어 나타났다. 날개끝 유동의 전반적인 특성은 비점성유동 가정하에서 사용되는 보오텍스 모델링을 보완할 목적으로 분석되었다.

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추진기 날개 끝 형상변화에 따른 보오텍스 유동에 대한 수치해석 (Numerical Analysis of a Tip Vortex Flow for Propeller Tip Shapes)

  • 박선호;서정화;김동환;이신형;김기섭
    • 대한조선학회논문집
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    • 제48권6호
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    • pp.501-508
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    • 2011
  • In order to control the tip vortex cavitation occurring around the tip of a rotating propeller blade, researches on the propeller cavitation and blade tip vortex flows have been increased. In this paper, the propeller tip vortex flow for a blunt and sharp tips was studied using an unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes equations solver based on a cell-centered finite volume method. In numerical open water test, torques, thrusts, pressure distributions and vortex flows were compared for various rotating speeds. To consider a hull wake, the nominal wake was specified in inlet boundary condition. Pressure distributions and vortex flows with the hull wake were investigated for various propeller rotating angles. From the results, it was confirmed that the blunt tip propeller delayed the tip vortex flow.

위상평균 PTV 기법을 이용한 프로펠러 후류의 속도장 측정 (Velocity Field Measurements of Propeller Wake Using a Phase-averaged PTV Technique)

  • 백부근;이상준
    • 대한조선학회논문집
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    • 제39권3호
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    • pp.41-47
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    • 2002
  • 선박용 프로펠러 후류의 유동 특성을 적응형 하이브리드 2-frame PTV(Particle Tracking Velocimetry)기법을 적용하여 실험적으로 해석하였다. 프로펠러 위상각에 대해 위상평균하여 하류로 나아감에 따른 후류 유동의 발달과정을 연구하였으며, 주 유동 방향으로 날개의 뒷날로부터 프로펠러 직경만큼의 거리까지를 측정하였다. 하나의 날개에 대해 4개의 다른 위상각 각각에서 얻은 위상평균 속도장 결과는 프로펠러 날개의 압력 차이로 인해 발생하는 주기적인 날개끝 보오텍스가 하류로 이동해 나감을 보여주고 있다. 또한, 프로펠러 날개 표면을 따라 발달하는 경계층에 기인한 점성 후류는 축방향 속도성분의 결손을 가진다. 프로펠러 날개 뒷날에서 발생하는 후연 보오텍스는 하류로 나아감에 따라 수축되며 점성 소산으로 인해 그 세기 및 크기는 점차 작아졌다.

RANS법을 이용한 선박 프로펠러 날개 끝 보오텍스 유동 해석 (RANS ANALYSES OF THE TIP VORTEX FLOW OF A MARINE PROPELLER)

  • 박일룡
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.62-69
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    • 2016
  • It has been highly demanded to improve the accuracy of CFD(Computational Fluid Dynamics) methods for the assessment of the hydrodynamic performance of marine propellers in cavitating and non-cavitating flows. This paper presents a validation study on the numerical simulation of the tip vortex flow of a non-cavitating marine propeller SVA VP1304. The calculations are carried out by using the Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) approach, where the Reynolds Stress Model(RSM) is used for turbulence closure. The present paper contains a grid dependence test for the propeller open water simulations and a special emphasis is placed on conducting a local grid adaptation on the blade tip and in the tip vortex to reasonably reproduce the velocity and the pressure in the tip vortex flow field. The numerical results are compared with the experimental validation data, which are published in the second International Symposium on Marine Propulsors 2011(SMP'11). The present numerical results show a reasonable agreement with the experiments.

조류발전용 수직축 터빈의 유체동력학적 3차원 효과에 관한 연구 (Hydrodynamic Aspects on Three-dimensional Effects of Vertical-axis Tidal Stream Turbine)

  • 현범수;이정기
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.61-70
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    • 2013
  • 조류발전용 수직축터빈(VAT)의 3차원적인 유체동력학적 성능을 효과적으로 예측할 수 있는 연구를 진행하였다. 수치해석은 2차원과 3차원으로 수행하였으며 이를 통해 물리적 유동현상의 차이를 파악하였다. 3차원 효과는 주로 날개 끝단에서 발생하는 날개끝 보오텍스가 주된 원인으로서, 이로 인해 터빈 날개가 내어주는 양력이 손실되고 회전하는 터빈은 토크가 감소하였다. 이러한 현상은 본 연구에서 채택한 통상적인 수직축 터빈의 스팬-직경비 범위에서 상당한 수준으로 나타남을 확인하였다. 본 연구에서는 대상 터빈을 선정하고 2차원으로 성능해석 후 3차원 효과를 보정하는 비교적 간단하고 효과적인 방법을 제안하였다.

NACA 662-415 단면을 가지는 타원형 수중익의 날개 끝 보오텍스 및 캐비테이션 수치해석 (Numerical Analysis of Tip Vortex and Cavitation of Elliptic Hydrofoil with NACA 662-415 Cross Section)

  • 박일룡;김제인;설한신;김기섭;안종우
    • 한국해양공학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.244-252
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    • 2018
  • This paper provides quantification of the effects of the turbulence model and grid refinement on the analysis of tip vortex flows by using the RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) method. Numerical simulations of the tip vortex flows of the NACA $66_2$-415 elliptic hydrofoil were conducted, and two turbulence models for RANS closure were tested, i.e., the Realizable $k-{\varepsilon}$ model and the Reynolds stress transport model. Numerical results were compared with available experimental data, and it was shown that the data for the Reynolds stress transport model that were computed on the finest grid system had better agreement in reproducing the development and propagation of the tip vortex. The Realizable $k-{\varepsilon}$ model overestimated the turbulence level in the vortex core and showed a diffusive behavior of the tip vortex. The tip vortex cavitation on the hydrofoil and its trajectory also showed good agreement between the current numerical results that were obtained using the Reynolds stress transport model and the results observed in the experiment.

PIV 기법을 이용한 프로펠러 후류의 3차원 유동 특성 연구 (Study on the Three Dimensional Flow Characteristics of the Propeller Wake Using PIV Techniques)

  • 백부근;김진;김경열;김기섭
    • 대한조선학회논문집
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    • 제44권3호
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    • pp.219-227
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    • 2007
  • A stereo-PIV (particle image velocimetry) technique is used to investigate the vortical structure of the wake behind a rotating propeller in the present study. A four bladed propeller is tested in a cavitaion tunnel without any wake screen. Hundreds of instantaneous velocity fields are phase-averaged to reveal the three dimensional spatial evolution of the flow behind the propeller. The results of conventional 2-D PIV are also compared with those of the stereo-PIV to understand the vortical structure of propeller wake deeply. The variations of radial and axial velocities in the 2-D PIV results seem to be affected by the out-of-plane motion. generating a little perspective error in the in-plane velocity components of the slipstream. The strong out-of-plane motion around the hub vortex also causes the perspective error to vary the axial velocity component a little at the near wake region. The out-of-plane velocity component had the maximum value of about 0.3U0 in the tip vortices and continued its magnitude in the wake region.

캐비테이션 터널에서 PIV를 이용한 프로펠러 후류 보오텍스 유동계측 및 거동해석 (PIV Aanalysis of Vortical Flow behind a Rotating Propeller in a Cavitation Tunnel)

  • 백부근;김진;박영하;김기섭;김경열
    • 대한조선학회논문집
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    • 제42권6호
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    • pp.619-630
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    • 2005
  • A two-frame PIV (Particle Image Velocimetry) technique is used to investigate the wake characteristics behind a marine propeller with 4 blades at high Reynolds number. For each of 9 different blade phases from $ 0^{\circ} $ to $ 80^{\circ} $, one hundred and fifty instantaneous velocity fields are measured. They are ensemble averaged to study the spatial evolution of the propeller wake in the region ranging from the trailing edge to one propeller diameter (D) downstream location. The phase-averaged mean velocity shows that the trailing vorticity is related to radial velocity jump, and the viscous wake is affected by boundary layers developed on the blade surfaces and centrifugal force. Both Galilean decomposition method and vortex identification method using swirling strength calculation are very useful for the study of vortex behaviors En the propeller wake legion. The slipstream contraction occurs in the near-wake region up to about X/D : 0.53 downstream. Thereafter, unstable oscillation occurs because of the reduction of interaction between the tip vortex and the wake sheet behind the maximum contraction point.

자유표면과 수심깊이가 회전하는 프로펠러 주위 유동에 미치는 영향에 대한 PIV 해석 (PIV analysis of free surface effects on flow around a rotating propeller with varying water depth)

  • 백부근;이정엽;이상준
    • 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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    • 한국가시화정보학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.40-43
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    • 2004
  • The effects of free surface on wake behind a rotating propeller were investigated experimentally in a circulating water channel with the variation of water depth. Instantaneous velocity fields were measured using two-frame PIV technique at tow different blade phases and ensemble-averaged to investigate the phase-averaged flow structure in the wake region. For an isolated propeller, the flow behind the propeller is influenced by the propeller rotation and the free surface. The phase-averaged mean velocity fields show that the potential wake and the viscous wake are formed by the boundary layers developed on the blade surfaces. The interaction between the tip vortices and the slipstream causes the oscillating trajectory of tip vortices. Tip vortices are generated periodically and the slipstream contracts in the near-wake region. The presence of free surface affects the wake structure largely, when the water depth is less than 0.6D. The free surface modifies the vortex structure, especially the tip and trailing vortices and flow structure in slipstreams of the propeller wake behind X/D = 0.3.

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