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

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
• /
• 제5회(2016년)
• /
• pp.582-587
• /
• 2016

연료효율에 대한 선주들의 요구와 그린쉽이라는 사회적 흐름에 맞춰 현재 연료 절감 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 KVLCC2M의 반류개선 및 연료효율 증가를 위한 반원형 덕트의 변수 연구를 진행하였으며, 계산의 신뢰도를 검증하기 위해 서울대학교 선박저항성능 연구실에서 실시한 모형 시험결과와 비교하였다. 반원형 덕트의 크기와 길이방향 위치를 설계변수로 설정하여, 총 12가지 경우에 대한 CFD 계산을 시행하였으며, 계산 결과를 유동 정류를 통한 저항 감소와 반류 개선을 통한 프로펠러의 성능 개선 이라는 두 가지 기준으로 최적 조건을 선정하였다. 또한, 후처리를 통해 계산 결과를 추가적으로 분석하여 에너지 절감의 이론적인 배경을 찾았으며, 이를 바탕으로 반원형 덕트를 개선하여 부채꼴형 덕트를 새로이 설계하였다. 이에 대한 추가적인 계산 결과 최대 4%의 연료절감 효과를 최종 확인하였다.

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

• 해양환경안전학회지
• /
• 제27권7호
• /
• pp.1106-1115
• /
• 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
• /
• 제54권6호
• /
• pp.515-521
• /
• 2017

Large Cavitation Tunnel (LCT) of KRISO enables us to conduct cavitation tests of the propeller attached to a ship model. As the ship model tests are done at rather high Reynolds number of 107~108, flow measurement system such as pitot tube cannot be employed because of structural safety problems in its system and difficulties in installing it within the test section. Thus, KRISO has developed new 3-D LDV system used in large test section of LCT. There are several difficulties in using 3-D LDV, which did not allow efficient operation of it. The first trouble was the calibration using the conventional pin hole. To make the focus with same laser-beam waists at the wanted position, the high spatial resolution CCD is utilized in the calibration procedure for 3-D LDV. The off-axis configuration provides two velocity components in the horizontal plane and on-axis configuration gives third velocity component in the vertical plane. The horizontal velocity components are also obtained in the coincidence mode, which prevents any misleading results in the off-axis configuration. The nominal wake of Aframax tanker model is measured by the developed 3-D LDV system. The measured hull wake showed good agreement with that obtained by CFD calculation.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제48권2호
• /
• pp.128-133
• /
• 2011

In the present study, the flow fields in between the propeller and the semi-spade rudder are investigated by using PIV technique to find out the influences of both simulated hull wake and propeller wake on the incident flow to the rudder. The velocity fields are measured at the propeller rotation angle of $180^{\circ}$ and the rudder deflection angles of $0^{\circ}$. Flow fields measured at each rudder deflection angle are analyzed in terms of angle-of-attack against the rudder leading edge. The hull wake increases the angle-of-attack more than that in the uniform inflow condition, forming the angle-of-attack of about $20^{\circ}$ at 0.7R(R=propeller radius) position. The distribution of the angle-of-attack is strongly affected by the stagnation point around the leading edge and camber effect of the rudder. These effects provide asymmetric distribution of angle-of-attack with respect to the leading edge of the rudder.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제58권1호
• /
• pp.10-16
• /
• 2021

This paper systematically investigates and correlates pressure fluctuation and nominal wake characteristics according to the angle of the vortex generators by introducing the angle adjustment method of the Vortex Generator (VG). The vortex generators are installed at the port and starboard of a model ship. The vortex generator performance test is executed on a model ship installed in the Large Cavitation Tunnel (LCT) and the angle of VG is freely controlled by a servo motor. The systematic test results for the vortex generator show that the well-designed VG is an effective appendage for reducing the pressure fluctuation level and shows the direction of VG's angular design optimization.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제40권5호
• /
• pp.26-35
• /
• 2003

Propellers operating in a given nonuniform ship wake generate unsteady loads leading to undesirable stern vibration problems. The skew is known to be the most proper and effective geometric parameter to control or reduce the fluctuating forces on the shaft. This paper assumes the skew profile as either a quadratic or a cubic function of the radius and determines the coefficients of the polynomial function by applying the simplex method. The method uses the converted unconstrained algorithm to solve the constrained minimization problem of 6-component shaft excitation forces. The propeller excitation was computed either by applying the two-dimensional gust theory for quick estimation or by the fully three-dimensional unsteady lifting surface theory in time domain for an accurate solution. A sample result demonstrates that the shaft forces can be further reduced through optimization from the original design.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제34권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 1997

본 연구는 실제 선박 주위의 점성 유동에 대해 RANS방정식을 사용하여 해석함으로써 그 계산 방법의 타당성 및 선형 설계에의 유효성을 입증하고, 모형선 크기에 따른 점성 유동의 영향, 즉 척도효과에 대한 기초 연구를 목적으로 하였다. 높은 레이놀즈수에서의 난류유동을 계산하기 위해 k-${\varepsilon}$ 난류모형을 채용하였으며, 물체 근처에서는 벽법칙을 사용하였다. 선체의 3차원 형상을 효과적으로 처리하기 위해 물체적합좌표계를 이용하여 실제영역에서 유도된 지배방정식을 계산영역으로 변환시켰으며, 유한체적법을 사용하여 이산화시켰다. 압력 계산은 SIMPlE법을 사용하였으며, 이산화된 식들은 TDMA를 이용한 선순법으로 해를 구하였다. 실제 계산대상 선박은 4410 TEU급 콘테이너 운반선과 50,000 DWT급 살물 운반선으로 모형선 크기와 실선 크기에 대해 점성유동을 해석하여 비교하였으며, 모형선에 대해서 저항시험, 프로펠러 면에서의 반류분포 조사 시험, 그리고 한계유선 조사시험을 수행하여 계산결과와 비교 검토하였다. 계산결과는 선미 유동장에서의 평균속도와 압력 분포에 있어서 선미 형상에 따른 효과와 척도효과를 잘 묘사하고 있다. 특히, 계산된 프로펠러 변에서의 반류분포와 선체 표변에서의 한계유선 분포는 실험과 정성적으로 잘 일치하고 있으며, 점성저항 추정에 있어서는 실험 값과 ${\pm}5%$ 이내로 예측하고 있음을 보여 주고 있어 선형 개발의 설계 도구로 활용될 수 있음을 알 수 있다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제29권4호
• /
• pp.132-145
• /
• 1992

추진 효율 향상을 위한 대칭형 전류 고정날개-프로펠러 추진시스템의 설계, 이론성능해석 및 모형시험 과정을 정리하였다. 프로펠러 후류에서의 회전방향 운동에너지 회수를 통한 추진효율 향상을 도모하기 위하여 프로펠러 전방에 반대방향의 회전 속도를 주기 위한 고정날개를 설치하였다. 모형시험 결과 대칭형 전류 고정날개 추진시스템이 단독프로펠러에 비하여 3%정도 추진효율의 향상이 있음을 확인하였다. 실선 장착시에는 선체 반류에서의 난류 강도증가 및 레이놀드수 증가에 따른 고정날개 표면에서의 박리현상 감소에 의하여 고정날개 항력계수가 감소할 것으로 추정되며 그에 따라 본 추진시스템의 추진효율 증가량이 더욱 커지리라 판단된다.