• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.1106-1115
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• 2021

본 연구에서는 80k Bulk carrier의 저항성능 향상을 목적으로 선미부에 1개의 핀을 부착해 선미 유동을 제어하였고, 저항성능 및 반류의 변화를 분석하였다. 부착된 핀은 직사각형 단면을 가지며, 길이와 폭, 두께는 고정된 채 길이 및 흘수 방향 부착 위치와 유선에 대한 각도만 변화가 있었다. 나선 및 핀이 부착된 선체에 대한 모형 스케일에서의 CFD 해석이 수행되었고, 그 결과를 실선 확장 후 비교하였다. 핀은 프로펠러로 유입되는 빌지 볼텍스의 경로를 선미 트랜섬 쪽으로 변화시켰고, 이는 프로펠러 상부와 선미부의 압력을 증가시켰다. 이로 인해 선체의 압력저항 및 전 저항이 감소되었으며, 감소율은 핀의 부착 위치가 선미 및 선저와 가까울수록 높았다. 또한 핀은 공칭반류를 감소시켰는데 핀의 각도가 커질수록 반류의 변화가 컸고, 전 저항 저감률은 최대가 되는 특정 각도까지만 비례하였다. 대상 선박에 단일 핀을 부착했을 시의 최대 전 저항 저감률은 약 2.1 %였고, 선미로부터 수선간장의 12.5%, 선저로부터 흘수의 10 % 위치에 14°의 각도로 부착됐을 때이다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.66-75
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• 1993

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.

• 대한조선학회지
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• 제27권2호
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• pp.13-20
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• 1990

선미 반류중에 놓인 스테이터에 의하여 유기되는 속도성분을 전단유동일 경우와 전단 유동이 아닌 경우에 대하여 다루었다. 스테이터 날개에 의한 속도 성분 계산에는 양력선 이론이 사용되었으며 전단성분은 반류성분이 반경의 로그 함수로 표시 가능한 선형의 평균 반류 분포에 대한 반경 방향의 기울기로 나타내었다. 그리고 기본이론은 점성이 없는 경우의 오일러 방정식에 기초를 두었다. 계산결과, 전단 유동의 영향은 허브에 가까울수록 커졌으며 반류의 불균일을 감소시키는데는 스테이터 날개에 피치를 분포하는 것이 가장 효과적이었다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.154-159
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• 2007

프로펠러 회전면에서의 반류분포는 주로 모형시험에 의해서 규명되어 왔다. 이렇게 축적된 데이터베이스를 통해 선박의 기하학적 형상정보와 반류분포 사이의 입출력관계를 모델링할 수 있다면 선박 초기설계시 유사선종의 설계에 도움이 된다. 뉴로퍼지시스템은 예측, 분류, 진단 등의 매우 복잡한 문제를 해결하는 기법으로 다양한 공학분야에서 응용되고 있다. 본 연구에서는 이들 입출력 사이의 관계를 뉴로퍼지시스템으로 모델링하고 학습한 후 새로운 입력에 대한 출력값의 검토를 통해 그 유용성을 확인한다. 3차원 선미형상을 입력으로 하고 선체 모형시험으로 얻어진 프로펠러 회전면에서의 반류분포 값을 출력으로 사용하여 학습 및 추론을 해 보았다. 이를 통해 뉴로퍼지시스템을 초기 선박설계 단계에서 특히 선미형상을 결정할 때 유용한 것을 확인하였다.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.54-57
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• 2005

Flow characteristics of hull wake behind a container ship model were investigated experimentally with varying loading condition and Reynolds number. Large-scale bilge vortices of nearly the same strength are formed in the near-wake region. They are symmetric and counter-rotating with respect to the wake centerline for all loading conditions tested. With going downstream for both design and ballast loading conditions, the strength of the bilge vortices decreases and the wake region expands due to diffusion and viscous dissipation. Under the design loading condition, the bilge vortices start to appear at St=0.363 transverse plane above the propeller-boss. For the ballast loading condition, however, the bilge vortices start to appear at St=0.591 below the propeller-boss. They move upward as the hull wake goes downstream and Reynolds number increases. These wake characteristics, under the ballast loading condition, may weaken the propulsion and cavitation performances of the propeller, which are usually optimized for the design loading condition.

• 대한조선학회지
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• 제27권2호
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• pp.1-12
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• 1990

선미후류에 포함된 보오텍스 시스템과 프로펠러와의 상호작용을 이론적으로 해석하여 유효반류를 계산하는 방법을 제안하였다. 선미주위의 복잡한 유동을 Poincare의 방정식을 사용하여 수학적으로 표시하였고 임의의 점에서의 교란속도를 물체 표면에 분포되어 있는 쏘오스 및 보오텍스에 의한 유기속도의 표면적분과 유체중 위치하는 쏘오스 및 보오텍스에 의한 유기속도의 체적적분의 함으로 표시하였다. 이 식으로부터 유효속도(effective velocity)를 유체중 보오텍스에 의한 유기속도의 체적적분으로 정의하였다. 유체중의 보오텍스의 위치와 세기는 불균일한 호칭속도(nominal velocity)분포에 포함되어 있는 보오텍스로부터 프로펠러가 작동할 때의 유선변화를 고려하여 보오텍스 운동역학(vortex dynamics)을 만족하도록 결정된다. 이론을 검증하기 위한 계산예로써 축대칭 전단류(shear flow)중 원판형 추진장치가 작동할 때 프로펠러에 의한 유선변화 모형을 변화시켜 유효속도를 계산하였고 양력판 이론에 의한 값과 비교하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.576-582
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• 2016

이산화탄소 배출량 제한을 의무화하는 EEDI, SEEMP 등의 국제협약에 대응하기 위하여 선박의 에너지 절감장치(ESD, Energy Saving Device) 관련 국내기술 대응이 절실하다. 본 연구는 국내 중소형 조선소의 주력선종 효율 향상의 ESD를 설계하기 위하여 유동특성 분석에 대한 연구이다. 프로펠러 상단으로 유입되는 유동을 개선하기 위하여 bare hull의 선미벌브 및 빌지 주변의 유동특성을 수치해석과 모형시험을 통하여 정성적으로 분석하였으며, 선저압력 지점의 개선 및 프로펠러 상단 유입의 선미 빌지 유동 제어를 위하여 선미벌브와 빌지 사이에 수직평판을 부착하였다. 선미 선체표면 압력회복으로 전저항이 약 3.04 % 감소하였으며, 프로펠러 상단 유동 제어를 통해 평균 공칭반류가 약 18.8 % 감소하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.11-19
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• 1997

선미 반류분포를 계측하기위해 수조에서 흔히 사용하는 5공 피토관의 새로운 캘리브레이션 방법을 제안하였다. 기존의 한 각도(수평 또는 수직)만을 고려하는 1차원 캘리브레이션 방법과는 달리, 본 논문에서 제안한 2차원 차트 캘리브레이션 방법은 수평각과 수직각을 동시에 변화시켜 얻어진 2차원 차트를 이용하여 종전에 큰 각도에서 발생하던 오차를 줄임으로써 계측 정도를 크게 향상시켰다. 또한 종래의 1차원 방법에 맞추어 구성된 계측 시스템을 수정 없이 사용할 수 있도록 상관계수를 정의함으로써 사용의 편의를 도모하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제45권6호
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• pp.620-630
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• 2008

The characteristics of complicated propeller wake influenced by hull wake are investigated by using a two-frame PIV (Particle Image Velocimetry) technique. As the propeller is significantly affected by the hull wake in a real marine vessel, the measurements of propeller wake under the hull wake would be certainly necessary for more reliable validation and the prediction of numerical simulation with wake modeling. Velocity field measurements have been conducted in a medium-size cavitation tunnel with a hull wake. Generally, the hull wake generated by the boundary layer of ship's hull produces the different loading distribution on the propeller blade in both upper and lower propeller planes. The difference of the propeller wake behaviors caused by the hull wake is discussed in terms of axial velocity, vorticity and turbulence kinetic energy distribution in the present study.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.11-20
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• 2000

저속 비대선에서는 추진기면에서의 반류형상이 저항 및 추진성능을 결정하는 중요한 요소가 된다. 그러므로 저속 비대선에서는 선미선형의 형상과 유동현상과의 관계를 파악하는 것이 좋은 선형을 설계하기 위해 필수적이다. 선형 변환을 통해 얻어진 선수부의 모양이 같고 선미부의 모양이 다른 두척의 대형 유조선 선형에 대해 저항 추진 시험과 국부유동 계측 실험을 수행하였다. 이는 우선 선형 변화에 따른 저항 추진 계수의 변화를 정량적으로 제시하고, 이러한 총량적인 계측값과 국부 유동관의 관계를 규명함으로써 선미 선형의 변화에 따른 빌지 보오텍스의 세기의 차이와 이로 인한 저항 및 추진효율의 변화 등을 설명하였다. 또한 계측된 실험 자료는 저속 비대선 주위의 유동에 대한 CFD 계산의 검증 자료로 활용할 수 있으리라 기대된다.