• 한국음향학회지
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• 제42권3호
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• pp.233-242
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• 2023

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.

• 한국음향학회지
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• 제37권6호
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• pp.387-395
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• 2018

본 논문은 추진기 모형시험을 이용하여 추진기 날개 끝 보텍스 캐비테이션의 소음특성 및 추진기 캐비테이션 초생 (propeller cavitation inception) 분석에 관한 연구이다. 날개 끝 보텍스 캐비테이션은 일반적으로 추진기에서 가장 먼저 발생하는 캐비테이션으로 발생 유무에 따라 수중방사소음 수준과 특성이 달라진다. 특히 캐비테이션 초생 이후 선속이 높아짐에 따라 급격하게 소음수준이 증가한다고 알려져 있다. 그러므로 함정 추진기에서 날개 끝 보텍스 캐비테이션 발생을 지연시키는 것과 더불어 추진기 캐비테이션의 소음특성을 분석하고 캐비테이션 초생을 판단하는 것 역시 함정 및 수중무기체계의 추진기 개발에 있어 매우 중요한 문제라 할 수 있다. 본 연구는 추진기 날개 끝 보텍스 캐비테이션의 발생과 성장에 따른 소음특성 변화를 분석하고 다양한 영상-소음 계측 및 분석기법을 활용하여 추진기 캐비테이션 초생 판단기법을 제시하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제17권2호
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• pp.73-82
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• 2019

The subsurface vortex - which occurs inside the cylindrical sump - was visualized through Computational Fluid Dynamics (CFD) and experiment. The analysis of subsurface vortex inside the cylindrical sump was already carried out using CFD techniques by the first author. To understand the subsurface vortex more clearly, an experimental analysis was carried out with a 1/5th scale model; and the flow rate was calculated according to the similarity law. The experimental results of vortex visualization matches well with the CFD results. The surface roughness model and Anti Vortex Device (AVD) model have been investigated to control the subsurface vortex. For the case of average surface roughness of 1mm and 5mm, the subsurface vortex appears and the vorticity is higher when compared to that of a smooth surface condition. However, for the AVD model, the subsurface vortex is completely removed and the internal flow is stabilized.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2005년도 연구개발 발표회 논문집
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• pp.582-588
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• 2005

An experimental study to establish a standard of sump model test of pump station was implemented. Comparison of foreign standard was also performed. Configuration condition around a bell mouth suction intake was easily adjusted by 3-axis traversing system and partition allocation. Operational condition was also varied widely to give accurate test data. PIV was also introduced to produce Quantitative analysis of flow field such as free-surface vortex and submerged vortex occurring in the model test. More detailed vortex behaviors were represented by PIV analysis.

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권2호
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• pp.48-55
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• 2021

In order to design a propeller with high efficiency and excellent cavitation performance, theoretical and experimental studies on the cavitation and noise characteristics according to the blade section shape are essential. In general, sheet cavitation, bubble cavitation, and cloud cavitation are the main causes of hull vibration and propeller surface erosion. However vortex cavitation, which has the greatest influence on the noise level because the fastest CIS in ship propeller, has been researched for a long time and studies have been conducted recently to control it. In this experiment, the development process of cavitation was measured by using three dimensional wings with two different wing section and wing tip shapes, and the noise level at that time was evaluated. In addition, we evaluated the relationship between cavitation inception and hydrodynamic force using three component load cell and we measured the velocity field of wing wake using LDV.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.8-19
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• 1998

본 논문에서는 자유수면하에서 이동하는 2차원 수중익 주위의 비선형 유동문제를 포텐셜 이론을 바탕으로 특이점 분포법을 도입하여 해석한 결과이다. Hess & Smith[12]의 방법에 따라 수중익의 표면에 소오스와 보텍스패널을 분포하고, 비선형해를 구하기 위해서 자유수면 위 일정 거리에 랜킨소오스패널(Rankine Source Panel)을 분포하는 수치기법(Raised Panel Method)을 사용하였다. Neumann-Kelvin 선형해로부터 반복계산법을 통해 비선형 자유수면 조건을 엄밀히 만족하는 비선형해를 구하였다. 수치계산결과에서 비선형해가 Duncan[11]의 실험결과(NACA0012, 입사각$(\alpha)= 5^{\circ}$)와 비교적 잘 일치함을 보였으며 수치계산결과의 타당성을 검증할 수 있었다. 잠수깊이가 얕은 경우와 고속 영역에서도 수렴된 해를 구할 수 있었으며, 고속으로 갈수록 비선형해와 선형해의 차이는 미미함을 볼 수 있었다. 수중익의 두께 및 캠버(camber)등 기본적인 단면변화와 속도변화에 대한 수중익의 유체역학적 특징을 살펴보았다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권1호
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• pp.31-35
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• 2017

탱크선과 같은 대형 선박 내부에 설치된 펌프시스템은 펌프장의 수위와 유량 조건에 따라서 펌프 내부유동이 크게 영향을 받게 된다. 그러나, 펌프의 성능은 설계 시 일반적으로 펌프가 작동될 펌프장 환경을 고려하지 않고 펌프 자체의 성능만을 고려하여 설계하기 때문에 펌프로 유입되는 유동에 포함된 보텍스와 선회류의 영향을 받을 경우 펌프장 내에서 공기를 동반한 보텍스 및 선회류가 발생하며, 이러한 유동 환경의 영향으로 펌프의 효율저하, 진동 및 소음문제를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 펌프장의 운전 조건에 따른 내부유동을 검토하기 위하여 펌프장 축소모델을 설계 및 제작하여 수위에 따른 보텍스의 발생 빈도 및 형상을 기초실험을 통하여 확인하였으며, 공기를 동반하여 펌프에 흡입되는 보텍스 Class c의 경우 상대적으로 낮은 수위에서 높은 빈도로 발생하는 것을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.480-488
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• 2014

Vortex shedding which is the dominant feature of body wakes and of direct relevance to practical engineering problems, has been intensively studied for flows past a circular cylinder. In contrast, vortex shedding from a hydrofoil trailing edge has been studied to much less extent despite numerous practical applications. The physics of the problem is still poorly understood. The present study deals with $K{\acute{a}}rm{\acute{a}}n$ vortex shedding from a truncated trailing-edge hydrofoil in relatively high Reynolds number flows. The objectives of this paper are twofold. First, we aim to simulate unsteady turbulent flows past a two dimensional hydrofoil through a hybrid particle-mesh method and penalization method. The vortex-in-cell (VIC) method offers a highly efficient particle-mesh algorithm that combines Lagrangian and Eulerian schemes, and the penalization method enables to enforce body boundary conditions by adding a penalty term to the momentum equation. The second purpose is to investigate shedding frequencies of vortices behind a NACA 0009 hydrofoil operating at a zero angle of attack.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.60-66
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• 2012

One of commonly physical phenomena encountered in pump sump systems in which its significant influence to the hydraulic performance of pump system plays an important role in the field of fluid engineering, is the appearance of free surface and submerged vortices. In this paper, a study of the vortices behavior and their formative mechanism of asymmetry is considered in this paper by using numerical approach. The Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and k-omega Shear Stress Transport turbulence model used to describe the properties of turbulent flows, in company with VOF multiphase model, are implemented by Fluent code with multi-block structured grid system. In the numerical simulation, the calculated elevation of air-water interface and vortex core contours are used to classify visually surface vortices as well as submerged vortices. It is shown that the free surface vortex is identified by the concavity of liquid region from the free surface and swirling flow at that own plane. To investigate the distinctive behavior of these vortices corresponding to each given flow rate at the same water level, some numerical testing of them are considered here in such a manner that the flow pattern of surface vortex are obtained similarly to the obtained results from experiment. Furthermore, the influence due to the change of grid refinement and the variation of depth of the concavity are also considered in this paper. From that, these influential factors will be implemented to design a good pump sump with higher performance in the future.