• 대한조선학회지
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• 제26권3호
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• pp.41-50
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• 1989

2차원 날개 단면 주위 유동문제를 포텐셜장에서의 표면양력판이론에 의하여 해석하였고 수치해석 효율을 증대시키기 위한 방법을 제시하였다. 날개 뒷날에서 유동이 쐐기 주위의 유동과 유사하다는 특성을 이용하여 계산효율을 증대시키기 위한 쐐기형 쿠타 조건(wedge type Kutta condition)을 제시하였다. 또한 쐐기형 계산효율을 증대시키기 위하여 세부 분할 방법을 적용하였다. 즉 날개 뒷날 부근의 4개의 양력판을 세분하고 세분된 양력판에서의 다이폴세기는 쐐기 주위 유동특성을 따르게 하였다. 세부분할 방법에 의한 쐐기형 쿠타조건을 2차원 날개단면 문제에 적용하였을 경우 수치계산 효율이 증가됨이 보였다. 날개 앞날에서의 유동은 앞날 반경(leading edge radius)을 갖는 원에 접하는 포물선(osculating parabola) 주위의 유동과 유사하다는 특성을 이용하여 비교적 적은 양력판 갯수에 의한 계산결과로부터 날개 앞날 주위의 유동을 정확히 계산하였다. 날개 앞날 주위의 급격한 유동변화를 정확히 계산함으로써 캐비테이션 발생 문제 및 날개 주위 경계층 문제를 계산하기 위한 정도 높은 입력자료를 제공할 수 있게 되었다.

• 대한조선학회지
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• 제26권4호
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• pp.27-34
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• 1989

부분 캐비티가 발생한 2차원 수중익 문제를 해결하기 위하여 포텐시얼을 기저로 한 양력판 이론이 정식화 되었다. 본 이론은 수중익 표면에 다이폴과 쏘오스를 분포함으로써 각각 양력 및 캐비티 문제를 표현하고 있다. 날개표면의 접수부에서의 운동학적 경계조건은 날개의 내부유동에서의 전체 포텐시얼이 영이 된다는 대등한 조건으로 만족되었다. 캐비티 표면에서의 역학적 경계조건은 압력이 일정하다는 즉 속도가 일정하다는 조건을 거쳐 포텐시얼이 선형적으로 변한다는 조건으로 대치되었으며, 운동학적 조건은 특이함수의 세기가 결정된 후에 적분에 의하여 캐비티의 형상을 구하는데에 사용되었다. 따라서 Green 정리를 사용하면, 속도를 기저로 하는 통상적인 정식화가 아닌, 포텐시얼을 기저로 한 경계치 문제가 완성된다. 또한 수중익의 정확한 표면에 특이함수를 분포함으로써, 날개두께가 영인 수중익 신경 이론에 비하여, 날개표면에서의 압력분포의 정도를(특히 날개 앞날부근에서) 향상시켰다. 본 이론에서는 캐비티 길이를 가정하고 이에 대응하는 캐비티의 모양과 캐비테이션수를 계산하였다. 계산정도의 향상을 위하여 약 5회정도의 반복계산이 필요하지만 공학적 목적을 위해서는 2회의 반복계산이 충분함을 보였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권5호
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• pp.718-724
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• 2010

공동수조와 예인수조에서의 프로펠러 단독특성 차이를 보정할 수 있는 위벽효과 연구를 수행하였다. 우선 공동수조의 실험에서 프로펠러의 상류가 아닌 작동 평면 위치에서 계측된 유속을 프로펠러 전진속도로 정의할 경우, 위벽효과의 수정 량 및 단독특성차이가 현저히 줄어드는 것을 확인하였다. 다음으로 양력판 이론에 의한 단독특성 계산을 통해, 프로펠러 평면에서의 위벽효과를 구하고 앞의 결과에 추가적인 보정을 수행하였다. 그 결과, 예인수조에서의 단독특성과 더욱 더 좋은 일치를 보여 주는 것을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.159-173
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• 1991

본 논문에서는 양력판 이론을 사용하여 2차원 수중익에 발생한 비 대칭 초월 공동 문제를 포텐셜을 기저로하여 수치 해석하였다. 수중익과 공동 표면에 법선 다이폴을 분포하고 공동 표면에는 공동 형상을 찾기위하여 쏘오스를 분포하였다. 수중익 표면에서의 운동학적 경계조건은 수중익 내부에서의 전체 포텐셜이 0이라는 조건으로 대치하였고 공동 표면에서의 역학적 경계조건은 공동 표면에서의 접선 방향 속도가 일정하다는 조건으로 표현되었다. 표면에 특이 함수를 분포하여 포텐셜을 기저로하여 공동 문제를 해석하였기 때문에 압력 분포에 대하여, 특히 수중익의 앞날 근처에서는 양력면 이론에 의한 결과보다 더욱 향상된 정도의 결과를 얻었다. 본 이론은 먼저 주어진 공동 길이에 대하여 그에 상응하는 공동 형상 및 공동수를 구하였다. 좀더 좋은 결과를 얻기 위하여 새로이 계산된 공동 표면과 수중익 표면에 또 다시 특이 함수를 분포하여 그곳에서 경계 조건을 만족시킴으로써 새로운 공동 형상 및 공동수를 구하는 반복 계산을 수행하였다. 본 이론에 의한 계산 결과의 검증을 위하여 폭 넓은 수렴성 시험을 수행하였으며 특히, Geurst의 선형 이론에 의한 해석해 및 Wu의 비 선형 이론에 의한 해석해, 그리고 Acosta, Parkin, Meijer, Silberman, Waid의 실험 결과와 비교한 결과, 본 이론의 효용성을 입증하였다.

• 대한조선학회지
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• 제27권4호
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• pp.15-26
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• 1990

본 연구는 표면 양력관 이론을 이용하여 초월 공동이 발생한 2차원 날개의 유동해석을 위한 제반 경계 조건을 검증하고 공동 뒷부분의 모형을 비교 검토한다. 해석해가 존재하는 2차원 대칭 스트럿 주위의 초월 공동 현상을 수치적으로 해석하여 그 결과를 해석해와 비교함으로써 표면 양력판 이론에 의한 프로펠러 공동 문제 해석의 가능성을 입증하였다. 특히, 공동 뒷부분의 비 선형 닫힘 모형, 타원형 닫힘 모형, 그리고 선형 닫힘 조건을 서로 비교 분석함으로써 공동 문제 해결에서 가장 중요한 공동 닫힘 조건의 영향을 보였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.112-122
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• 1993

자유수면하에서 유한한 속도로 진행하는 2차원 수중익 주위에 발생하는 부분 및 초월 공동문제를 포텐셜을 기저로 하는 양력판 이론에 의해 해석하였다. 2차원 수중익 주위에 선형화된 자유표면 조건, 방사조건 및 무한수심 경계조건을 만족하는 법선 다이폴과 쏘오스를 분포함으로써 양력 및 캐비티 문제를 표현하였다. 수중익 표면에서의 역학적 경계조건은 수중익 내부의 전유동이 0이라는 조건으로 등치 되었고, 캐비티 표면에서의 역학적 경계조건인 압력이 일정 하다는 조건을 만족 시키기 위해 Bernoulli 방정식에 나타나는 정수압을 고려하였다. 계산결과로부터 공동 발생으로 인해 수중익 주위의 파형이 많이 변화함을 알 수 있었다. 또한 지금까지의 공동현상 해석문제에서 무시되었던 정수압의 영향이 자유수면 아래에서 발생하는 초월공동현상에 중요한 역할을 하고 있음이 확인되었다. 즉 수중익의 몰수깊이가 작을 때는 중력의 영향으로 캐비티의 크기가 커지게 되나 깊이 잠김에 따라 감소되고 있으며 양력은 몰수깊이가 커짐에 따라 감소하는 것 알 수 있었다.

• 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.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.69-76
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• 1991

포텐셜 유동에서 규정된 속도 분포에 대한 2차원 날개 단면을 설계하는 방법을 제시하며 날개 표면에는 보오텍스를 분포시켰다. 보오텍스 분포를 결정하는데 사용한 경계조건은 날개 표면에서 유체유동이 유선이라는 것이다. 최종 2차원 요구 단면을 얻기위하여 반복 계산법을 채택하였고 개발된 program으로 설계한 몇가지 수치해를 나타내었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.100-111
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• 1994

고속정은 spray를 수반하는 흐름 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 spray의 흐름 특성을 파악하기 위해 몇가지 실험을 수행하였다. 우선 아크릴판으로 만든 주상활주선형을 이용하여, 예인수조에서 흐름의 가시화를 수행하고, 그 기록으로부터 화상해석을 통하여 spray흐름의 방향, 유속등을 계측하였다. Spray에 의해 발생하는 모델의 양력, 항력을 구하기 위해서는 spray의 두께가 주요한 계측 항목이 된다. 본 연구에서는 운동량 이론을 이용한 새로운 spray의 두께 계측법을 제시하였다. Spray의 두께를 국부적으로 계측하여 저항성분을 구하여 적분하므로써, 본 실험모델이 받는 저항성분중 spray저항을 평가하였다. 또한 활주모델의 저면에서 압력을 계측하여 spray가 발생하는 원리를 보여 주었으며, 계측된 압력을 적분하므로써 모델에 작용하는 압력저항성분을 평가하였다.

• 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.