• 대한조선학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.474-481
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• 2018

This paper is to compare by numerical analysis the flow characteristics and propulsion performance of stern with the shape change of K-duct, a pre-swirl duct developed by Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO). First, the characteristics of the propeller and the resistance and self-propulsion before and after the attachment of the K-duct to the ship were verified and the validity of the calculation method was confirmed by comparing this result with the model test results. After that, resistance and self-propulsion calculations were performed by the same numerical method when the K-duct was changed into five different shapes. The efficiency of the other five cases was compared using the delivery horsepower in the model scale and the flow characteristics of the stern were analyzed as the velocity and pressure distributions in the area between the duct end and the propeller plane. For the computation, STAR-CCM +, a general-purpose flow analysis program, was used and the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations were applied. Rigid Body Motion (RBM) method was used for the propeller rotating motion and SST $k-{\omega}$ turbulence model was applied for the turbulence model. As a result, the tangential velocity of the propeller inflow changed according to the position angle change of the stator, and the pressure of the propeller hub and the cap changes. This regulated the propeller hub vortex. It was confirmed that the vortex of the portion where the fixed blade and the duct meet was reduced by blunt change.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.490-496
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• 2018

The consistency of the initially designed waves in the domain is essential for accurate calculation of the added resistance in waves through CFD. In particular, unwanted reflected waves at domain boundaries can cause incorrect numerical solutions due to the superposition with initially designed waves. Euler Overlay Method(EOM) is one of the methods for reducing wave reflections by adding an additional source term to momentum and phase conservation equations, respectively. In this study, we apply the Euler Overlay Method(EOM) to the open-source CFD library, OpenFOAM(R), to simulate the accurate free-surface waves in the domain and the parametric study is performed for efficient implementation of Euler Overlay Method(EOM). Considering that the damping efficiency depends on the selection of the overlay parameter in the added source terms, the size of overlay zone and the wave steepness, the influences of these factors are tested through the wave elevation measured at constant time intervals in the 2D numerical wave tank. Through this process, guidelines for selection of optimal overlay parameter and overlay zone size that can be applied according to the scaling law are finally presented.

• 한국해양공학회지
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• 제32권6호
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• pp.433-439
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• 2018

An investigation was conducted to determine whether the changes in the maneuvering forces and moments acting on a hull could be affected by changing the vertical center of gravity (VCG) of a tanker. The changes in the hydrodynamic forces and moment acting on a hull according to the restraint conditions of motion were examined using CFD for cases where the VCG was located at the design draught (100% of draught), under the design draught (75% of draught), and at half of the design draught (50% of draught). The following motion restraint conditions were selected: (1) fixed restraints for everything; (2) heave, pitch, and roll free restraint; and (3) heave and pitch free restraints. It was found that restraint condition (2) had the best agreement with the model experiment results. In addition, it was found that the hydrodynamic forces and moment acting on the hull with restraint condition (2) could be greatly affected in the model tests and CFD calculations by the various configurations for the vertical center of gravity of the hull. Finally, it was concluded that the location of the vertical center of gravity of the hull could be an important factor when more accurate hydrodynamic maneuvering forces and moment are estimated.

• 한국자원공학회지
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• 제55권6호
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• pp.596-603
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• 2018

국내 도심지의 도로는 차량수요 증가 및 부도심의 발달로 교통정체가 빈번히 발생되고 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 대심도 복층터널 시공을 위한 설계가 계획되고 있지만 주로 소형차전용으로써 터널높이가 낮고 단면이 작아 화재발생 시 인명피해가 발생될 가능성이 높다. 따라서 본 연구에서는 대심도 복층터널의 화재 시 인명피해 발생 최소화 방안으로 화재연기 확산지연장치 개발하였으며, 확산지연장치의 효과를 극대화할 수 있는 최적 설치간격 및 차폐율을 찾기 위해 3차원 전산수치해석(CFD)을 이용하여 Case Study를 수행하였다. 수행결과 확산지연장치의 설치간격이 짧을수록 지연효과가 높아졌지만 일정거리 이상에서는 효율변화가 미비한 경향이 발견되었고, 차폐율이 클수록 화재연기 지연효과가 높아지는 경향이 나타났지만, 차폐율이 작은 경우에는 설치간격에 따른 화재연기의 지연효과의 차이는 미소한 것으로 분석되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권4호
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• pp.245-255
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• 2019

본 논문에서는 유도무기의 선두부 형상 절단 비율에 따라서 달라지는 공력특성에 대해 전산유체역학을 이용하여 분석하였다. 해석을 수행하는 형상은 유도무기 동체만 있으며 직경대 길이비는 10.7이다. 선두부 형상은 세 가지를 선택했으며 구형, 25% 절단, 50% 절단형을 비교하였다. 유도무기 동체의 정확한 해석을 위해서 NASA의 풍동시험 데이터를 이용하여 격자 구성법과 해석 기법을 선택하고 검증하였다. 선두부 세 가지 형상에 대해서 비행마하수에 대해 항력을 분석한 결과 절단과 구형이 6~20% 정도 차이 났으며, 동체의 선두부와 기저부의 압력분포를 통해 특성을 분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제70권4호
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• pp.479-497
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• 2019

In the current code design, the use of a uniform internal pressure coefficient of cooling towers as internal suction cannot reflect the 3D characteristics of flow field inside the tower body with different ventilation rate of shutters. Moreover, extreme weather such as heavy rain also has a direct impact on aerodynamic force on the internal surface and changes the turbulence effect of pulsating wind. In this study, the world's tallest cooling tower under construction, which stands 210m, is taken as the research object. The algorithm for two-way coupling between wind and rain is adopted. Simulation of wind field and raindrops is performed iteratively using continuous phase and discrete phase models, respectively, under the general principles of computational fluid dynamics (CFD). Firstly, the rule of influence of 9 combinations of wind speed and rainfall intensity on the volume of wind-driven rain, additional action force of raindrops and equivalent internal pressure coefficient of the tower body is analyzed. The combination of wind velocity and rainfall intensity that is most unfavorable to the cooling tower in terms of distribution of internal pressure coefficient is identified. On this basis, the wind/rain loads, distribution of aerodynamic force and working mechanism of internal pressures of the cooling tower under the most unfavorable working condition are compared between the four ventilation rates of shutters (0%, 15%, 30% and 100%). The results show that the amount of raindrops captured by the internal surface of the tower decreases as the wind velocity increases, and increases along with the rainfall intensity and ventilation rate of the shutters. The maximum value of rain-induced pressure coefficient is 0.013. The research findings lay the basis for determining the precise values of internal surface loads of cooling tower under extreme weather conditions.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권2호
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• pp.369-376
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• 2021

전 세계적으로 환경오염 문제로 국제해사기구인 IMO(International Maritime Organization)에서는 이산화탄소 배출량과 관련된 지수인 EEDI(Energy Efficiency Design Index)를 만들어 새로 건조되는 선박들에 대한 규제를 적용하고 있다. 본 연구에서는 158k 원유운반선의 선형과 프로펠러 후류를 분석하여 새로운 형태의 에너지 저감 장치인 ring stator를 제안하였다. 최근의 선박들은 반류가 적은 즉 선미부 유속이 빠른 경향으로 발전되고 있어 덕트가 포함된 ESD(Energy Saving Device)는 저속비대선이라도 컨테이너선처럼 적용하기가 어렵다. 본 연구에서 제안한 ring stator는 이러한 점을 고려하여 새로이 개발된 장치로써 자항 성능 향상 뿐 아니라 저항 성능의 최소화를 목표로 설계를 진행하였다. Star-CCM+의 상용 프로그램을 활용하여 CFD 해석을 통해 설계한 ring stator의 성능을 확인하였고 최종 제시한 설계안에 대해 약 3.4 %의 추진 효율 개선 효과가 있음을 확인하였다. 설계된 ring stator에 대한 실험과의 비교 등을 통해 성능 검증 및 보다 정도 높은 최적화에 대한 연구를 추후 수행할 계획이다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.170-176
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• 2020

본 연구는 선박의 조종성능에 직접 영향을 미치는 방향타의 양력, 항력 및 모멘트를 전산유체역학을 이용하여 연구하였다. 힘과 모멘트에 영향을 미치는 전형적인 선박 방향타 중 하나는 바다에서 조종하는 동안 선수 타이다. 따라서 선박 선수타에 대한 힘과 모멘트를 연구하였다. IFS 선수 타 시리즈 중 균형 IFS 54 BR 15는 연구에 사용되었다. 난류 모델로는 표준 k-epsilon이 연구에 적용되었다. 선수 타의 유체 역학, 특히 양력, 항력 및 모멘트 계수는 서로 다른 공격 각도에 대해 계산되었다. 본 연구에 사용된 유동과 선수 타 사이의 받침각은 0도에서 5도 간격씩 35도까지 총 6개이다. 선박의 운동 성능에 미치는 영향에 대한 계산 결과는 이전 실험 연구 결과와 비교되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권4호
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• pp.538-549
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• 2021

본 연구에서는 Froude 수 1.0으로 운항하는 길이 약 10m 급 소형 고속선박의 에너지 효율 설계를 위해 선미부에 트림 탭을 부착하였고, 선저 면과의 각도에 따른 항주자세와 저항성능의 변화를 살펴보았다. 성능 해석은 CFD 해석을 통해 수행되었으며, 축척에 의한 영향을 보기 위해 모형선과 실선에 대해 각각 해석을 수행 후 두 결과로부터 예측된 실선의 성능을 비교하였다. 나선에 대한 해석 결과는 두 결과가 전반적으로 유사하였고, 트림 탭이 부착된 경우 선저 면과의 각도가 동일할 때 자세 변화량이 달라 전 저항의 차이로 이어졌지만 자세에 따른 저항 변화 경향은 유사하였다. 이로부터 축척 효과가 있더라도 저항 저감 경향으로부터 최적 항주자세를 찾을 수 있으나, 트림 탭에 의한 자세 변화와 실선 주위 유동의 특성을 알기 위해서는 실선에 대한 직접적인 해석이 필요함을 알 수 있다.

• 한국포장학회지
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• 제27권3호
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• pp.175-180
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• 2021

Although it has recently been regulated for use as an eco-friendly policy in Korea, the use of EPS (Expanded Polystyrene) cooling boxes, which are used as cold chain delivery insulation boxes for fresh agricultural and livestock products, is also increasing rapidly as e-commerce logistics such as delivery have increased rapidly due to COVID-19. Studies were conducted to optimize the EPS cooling container through internal air heat flow of CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis and FEM (Finite Element Method) random vibration analysis using domestic PSD (Power Spectral Density) profile of the EPS cooling box to which the refrigerant is applied in this study. In the analysis of the internal air heat flow by the refrigerant in the EPS cooling box, the application of vertical protrusions inside was excellent in volume heat flow and internal air temperature distribution. In addition, as a result of random vibration analysis, the internal vertical protrusion gives the rigid effect of the cooling box, so that displacement and stress generation due to vibration during transport are smaller than that of a general cooling container without protrusion. By utilizing the resonance point (frequency) of the EPS cooling box derived by the Model analysis of ANSYS Software, it can be applied to the insulation and cushion packaging design of the EPS product line, which is widely used as insulation and cushion materials.