• 대한조선학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.1-10
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• 2002

선체-프로펠러-타의 상호작용 해석을 반복계산에 의해 수행하였다. 계측된 공칭속도를 입력자료로 하고 보오텍스 링 이론을 이용하여 유효속도를 계산함으로써 선체와 프로펠러사이의 상호작용을 고려하였고, 계산된 유효속도를 입력자료로 하여 프로펠러-타 상호작용을 계산할 수 있는 포텐셜 기저 패널법을 개발하였다. 프로펠러에 의해 타에 유기되는 속도와 반대로 타에 의해 프로펠러에 유기되는 속도는 수렴된 해가 얻어질 때까지 반복 계산하여 타 주위의 정상유동 해석을 수행하였다. 이와 함께 삼성중공업의 대형 캐비테이션 터널에서 L.D.V를 사용하여 프로펠러 및 타 주위의 유동장을 계측하였고 수치계산 결과와 비교하였다. 실선에 설치되고 있는 혼 타주위의 유동장 계산을 위해 gap flow 모델을 적용하였고, 여러 가지 타각에 대한 수치계산을 수행하여 대형캐비테이션 터널에서 계측된 타 표면에서의 압력과 비교하였으며, 계산된 표면 압력 치는 실험 값과 비교적 일치되는 만족스러운 결과를 얻었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.20-29
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• 1993

본 논문에서는 선체-프로펠러-주기관 사이의 상호 작용을 해석함으로써, 선박의 추진 계통을 최적화하는 방안을 제시하였다. 프로펠러의 직경과 전개 면적비를 체계적으로 변화시켜 가면서, 캐비테이션을 고려하여, 주어진 선속에서의 최적의 회전수-소요 마력의 조합을 선정한다. 그리고, 이에 대응하는 주기관 후보를 찾아내어, 각 후보의 연료 소비율을 비교함으로써, 연료 소비율이 최소가 되는 주기관을 결정하고, 동시에 프로펠러의 주요 요목을 결정하는 프로그램의 개발과정을 설명하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.9-18
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• 1997

복합추진장치가 포함된 경우와 포함되지 않은 경우의 축대칭 물체 주위 유동특성을 조사하기 위한 실험적 수치적 연구가 수행되었다. 축대칭 물체주위 유동특성 파악을 위해 선박해양공학연구센터의 캐비테이션 터널에서 표면압력분포와 LDV 장치를 이용한 주위유속분포 계측 시험이 우선적으로 이루어졌으며, 비압축성 RANS 방정식을 유한체적법으로 해석하는 수치적 방법이 표준 k-${\varepsilon}$ 난류모형을 이용하여 수행되었다. 선체와 프로펠러 상호작용은 양력면이론에 의하여 계산된 유기속도를 프로펠러 면에 분포하여 경계조건으로 처리하는 방법을 택하였다. 추진장치의 여러 가지 배열변화에 따른 실험적 결과를 기반으로 타당한 수치적 방법이 개발될 수 있다고 생각된다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제20권4호
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• pp.93-101
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• 2015

This paper provides numerical results of the simulation for the flow around the hull and the propeller of KCS model ship advancing in shallow water conditions. A finite volume method is used to solve the unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) equations, where the wave-making problem is solved by using a volume-of-fluid(VOF) method. The wave formed near the hull surface in shallow water conditions shows a deep trough dominant pattern that causes the loss of buoyancy followed by hull squat. The flow past the hull increases as the depth of water decreases. However, the axial flow velocity around the stern shows a reduction in magnitude by the effect of shallow water accompanied by the hull-propeller interaction. As a results, the thrust and torque coefficient increase about 8.3% and 6.2%, respectively for a depth of h/T=3.0 corresponding to a depth Froude number of $F_h=0.693$. The resistance coefficient increases about 11.6% at this Froude number condition.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 추계학술대회
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• pp.100-102
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• 2023

항로추종성능은 자율운항선박(MASS)의 중요한 자율제어기능 중 하나이다. 이는 선박의 안전성을 보장하기 위해 중요하며, 자율운항선박의 설계 단계에서 사전 평가가 필수적이다. 본 연구는 자율운항선박의 항로추종성능 평가를 위한 전산유체역학(CFD) 모델과 LOS 알고리즘 연계 방안을 제안한다. 먼저, 자율운항선박의 정수 중 거리 이탈 편차를 이용한 항로 추종 성능 평가 모델 개발에 관하여 기술했다. 먼저, 항로 추종을 수행하는 선박 주변의 난류 흐름은 비압축성 뉴턴 유체의 가정하에 비정상 RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) 법을 이용하여 수치적으로 계산되었다. 중첩격자계법을 CFD 모델에 적용함으로써 거리 이탈 편차를 이용하는 LOS(Line-of-Sight) 가이던스 알고리즘에 의한 타의 회전 및 이에 따른 선체의 6 자유도 움직임을 CFD 환경에서 구현하였다. 개발된 자유 항주 선박 CFD 모델을 이용하여 항로 추종 시뮬레이션 평가 결과, 설정된 항로에서 선박의 정수 중 항로 추종 제어는 파도, 조류, 및 바람과 같은 외부 교란의 부재로 LOS 알고리즘에 의한 우현/좌현 측 변침뿐만 아니라 직진 경로의 추종도 성공적으로 수행됨을 확인하였다. 선체, 프로펠러, 타의 복잡한 상호작용을 정도 높게 해석할 수 있는 자유 항주 선박 CFD 모델과 LOS 알고리즘의 결합은 자율운항선박의 항로 추종 성능 평가를 정량적으로 평가하는 데 기여할 것으로 기대된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제48권4호
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• pp.346-356
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• 2011

Rudder is to be located in extremely complicated flows generated and disturbed behind a hull and a propeller in operation. In order to estimate the rudder efficiency, it is quite important to investigate the disturbed flows due to the interaction under the hull-propeller and rudder condition. The purpose of the present research is to investigate the interaction between the hull-propeller and a high-lifting horn-type rudder through both numerical computations and experiments. A horn-type rudder implementing the Coanda effect of USB (Upper Surface Blowing) type is selected for its high efficiency of lifting force, and a 1/85 scaled model of 47K PC(Product Carrier) is manufactured for the purpose of the model test. The forces acting on the rudder during the experiment are measured using a three-component force gauge. Both cases are investigated in the hull-propeller-rudder condition and rudder open-water condition, which confirms that the flows generated under the former condition is considerably different from that of the latter condition.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.1-8
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• 1999

복합 추진장치가 포함된 경우와 포함되지 않은 경우에 축대칭 물체 주위 유동특성을 조사하기 위한 수치적 연구가 수행되었다. 비압축성 RANS 방정식을 유한체적법으로 해석하는 수치적 방법이 표준 $k-\varepsilon$ 난류모형을 이용하여 수행된다. 선체와 추진기의 상호작용은 패널법에 의하여 계산된 유기속도를 프로펠러 면에 분포하여 경계조건으로 처리하는 방법을 사용하였다. 수치적 결과로부터 얻어진 표면압력분포와 유속분포는 시험 결과와 비교된다. 본 연구에서 얻어진 수치계산 프로그램은 복합추진장치의 설계에 이용될 수 있다고 생각된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권6호
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• pp.509-513
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• 2005

선박의 조종성능은 선체와 프로펠러 그리고 하의 상호작용에 의하여 결정되며 선박의 항해 시 선박의 안전성과 밀접한 관계를 가지고 있다. 그 중에서 선체에 부착된 타의 성능은 선박의 조종성능과 직접적인 관계를 가지고 있으며, 타에 의한 선박의 조종성능을 향상시키기 위하여 특수타를 채택하는 사례가 늘어가고 있는 실정이다. 본 논문에서는 특수타의 일종인 플랩타의 2차원 단면에 대한 연구를 수행하였다. 플랩타의 성능을 예측하기 위하여 주날개의 받음각과 플랩의 각도를 바꾸어 가면서 모형실험을 수행하였으며 모형실험 시 유동장내의 속도분포를 얻기 위하여 PIV 계측기법 중 동일임자 추적법의 하나인 2프레림 입자추적법을 사용하였다. 모형실험은 $Re=1.027{\times}10^4$에서 수행하였으며, 계측된 결과들을 서로 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.270-276
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• 2019

국제해사기구(IMO) 2020 규정에 의해, 2020년 1월부터 지정된 배출규제해역 밖을 운항하는 선박도 황 함유량이 0.5% 이하인 저유황유를 사용하여야한다. 고가의 저유황유 소비를 최소화하기 위해 에너지저감 장치의 도입이 시급하며, 그 중에서도 상반회전 프로펠러 시스템이 가장 효과적이라고 알려져 있다. 상반회전 프로펠러를 구동하는 축계는 내축과 외축으로 구성되고 상호 영향을 주는 시스템으로 하나의 축으로 이루어진 일반 축계 시스템보다 훨씬 복잡하며 무거운 구조이다. 국내에서는 처음으로 상반회전 프로펠러 축계 시스템을 장착하기 위해 37K 정유운반선 용 상반회전 프로펠러 축계의 초기 설계가 진행되었다. 본연구의 목적은 초기 설계의 선급승인을 위해 베어링 반력해석을 수행하여, 저널 베어링이 선급에서 요구하는 설계기준을 만족하는지를 검증하는 것이다. 프로펠러의 추력은 축 중심에 작용하는 것이 이상적이지만, 선미부 선체 형상에 의해 발생하는 불균일한 반류 등의 영향으로 추력 편심이 발생한다. 본 연구에서는 추력 편심을 반영한 하중조건을 적용하여 축계해석을 수행하였고, 그 결과를 선급 요구 설계기준과 비교하였다.