본 연구에서는 NACA0012단면을 갖는 타원형날개끝 캐비테이션과 유기소음특성에 미치는 표면거칠기의 영향이 실험적으로 조사되었다. 사용한 표면거칠기는 조도 $200{\mu}m$의 입자로서, 날개끝 3cm 구간에 부착하였다. 또한 날개끝과 앞날에 각각 3cm의 거칠기를 준 경우도 별도로 조사되었다. 캐비테이션 발생시험 결과 캐비테이션 초기발생위치는 실험한 받음각 범위에서 날개끝으로부터 대략 1/2 코오드정도 후류이며, 캐비테이션 수가 감소함에 따라 변화하는 형상을 보였다. 날개끝 캐비테이션에 의한 소음은 주파수 3-50kHs사이의 비교적 고주파수에서 음압이 증가하는 양상을 보였으나, 더 낮은 캐비테이션수에서 날개 앞날 캐비테이션으로 확장되면 전 주파수 범위에 걸쳐서 소음이 증가하었다. 캐비테이션과 소음발생은 표면거칠기가 증가할때 개선되는 경향을 보였으나 그 차이는 크지않았다. 날개 앞날과 끝날에 거칠기를 준 경우가 낮은 캐비테이션수에서 다소 유리한 캐비테이션 특성을 보여준 반면 양력-항력비의 감소에 따른 문제점도 지적되었다.
수중에서 프로펠러에 의해 추진되는 추진체를 식별하기 위해 프로펠러의 추진력에 의하여 수중에 발생되는 cavitation의 비선형 음향학적 현상으로부터 발생되는 프로펠러의 shaft-rates와 blade-rates를 탐지하여 표적을 식별하기 위한 Maximum Likelihood Classifier를 유도하고, 시뮬레이션과 실험을 통한 검증을 수행하였고, 실제 해양에서 수집한 데이터에 대해 적용 가능함을 입증하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권9호
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pp.1170-1174
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2014
추진기에서 캐비테이션이 발생되면 효율이 저하되고 진동과 소음이 발생한다. 소음은 캐비테이션이 처음으로 발생되는 시점부터 크게 증가되므로 캐비테이션 초생속도(CIS)를 가능한 높이는 것이 중요하다. 본 논문에서는 가변추진기의 캐비테이션 초기발생 현상을 확인하기 위하여 처음으로 캐비테이션 실선관측을 수행하였다. 관측 결과 가변추진에서 캐비테이션 초기발생은 볼트 캐비테이션으로 확인되어 볼트부위를 개선한 새로운 형상의 가변추진기를 제안하였다. 개선된 가변추진기에서는 볼트 캐비테이션이 전혀 발생되지 않았으며, CIS는 개선 전 가변추진기 보다 약 4.5 노트 향상된 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 저소음 가변추진기 개발과 CIS 성능 향상에 매우 유용한 자료로 활용될 것이다.
In this study, the amount and frequency characteristics of cloud cavitation formed on a navy ship rudder were investigated through cavitation image processing technique and cavitation noise analysis. A high-speed camera with high time resolution was used to observe the cavitation on a full-spade rudder. The deflection angle range of the full-spade rudder was set to 8 to 15 degrees so that cloud cavitation was generated on the rudder surface. For images taken at 104 fps (frame per second), reference values for detecting cavitation were defined and detected in Red, Green, Blue and Hue, Saturation, Lightness color spaces to quantitatively analyze the amount of cavitation. Intrinsic frequency characteristics of cloud cavitation were detected from the time series data of the amount of cavitation. The frequency characteristics of cloud cavitation obtained by using the image processing technique were found to be the same through the analysis of the noise signal measured by the hydrophone installed on the hull above the rudder, and its peak value was in the frequency band of 30~60Hz.
Noises from the large scale marine propeller are calculated numerically on non-cavitation condition. The hydrodynamic analysis are carried out by potential based panel method with time marching free wake approach. The distribution of hyrodynamic loads on the propeller surface and noise signals are obtained using the unsteady Bernoulli's equation and the Farasssat formula respectively. It turns out that the noise signal shows strong peak at the blade passage frequency. Noise signals and directivity patterns for both the thickness and the loading noise are compared with each other. The directivity pattern for the loading noise shows minor lobe at the backward side of the rotating disc plane.
In this paper, we introduce the measurement of the underwater noise with 32channel hydrophone array of Samsung CAvitation Tunnel (SCAT) and the detection technique of noise sources by using the beam-forming method. Measurement and way signal Processing under fluid flow are essential works for the underwater acoustics, especially for the detection of noise sources. As the acoustic impedance of the water is relatively high and the tunnel is an enclosed system, we have to consider the interaction between tunnel and water together with the reflection of noise in the beam-forming technique. Also, for a hydrophone array system that is fixed on one side of tunnel wall as done in SCAT is liable to suffer from some limitations in the detection of the noise sources with the array, we discuss these limitations particularly on the frequency range and spacing of noise sources.
The major source of noise in the process of transporting liquids is related to the cavitation phenomenon. The control valve noise is mostly dominated by bubble dynamics under cavitating conditions. In this investigation, an orifice configuration is set-up to correlate its flow-field and acoustic signatures with those from a control valve device. The performance and noise characteristics form the orifice configuration in anechoic surroundings were measured to reveal the noise sources depending on pressure differences across the orifice configuration. The sound powers from the orifice configuration are effectively normalized using proposed scaling parameters. Flow-excited dynamic systems for which there is no strong coupling between the flow and the system response can be described using a linear source-filter model. On this assumption, the normalized sound powers can be decomposed of noise source function and a response function. To find noise sources, pressure spectra measured over a range of pressure differences are transformed into the product of two non-dimensional frequency function : $P_{ss}(He,f_{ca},x/D) = F(f_{ca})\;G(He,x/D)$. This scheme of finding noise sources is shown to be applicable to the cavitation noise from the control valve effectively Two kinds of cavitating modes based on our experimental data are found and discussed.
This paper presents a numerical study on tip vortex cavitation inception predictions based on non-spherical bubble dynamics including splitting and jet noise emission. A brief summary of the numerical method and its validation against a laboratory experiment are presented. The behavior of bubble nuclei is studied in a tip vortex flow field at two Reynolds numbers, provided by a viscous flow solver. The bubble behavior is simulated by an axisymmetric potential flow solver with the effect of surrounding viscous flow taken into account using one way coupling. The effects of bubble nucleus size and Reynolds number are studied. An effort to model the bubble splitting at lower cavitation numbers is also described.
수중소음 계측의 가능성을 파악하기 위하여 KRISO 캐비테이션 터널의 음향학적 특성을 조사하였다. 유속과 압력을 변화시키면서 배경소음을 100kHz까지 계측하였으며, 소음계측을 수행하기 위하여 건설된 캐비테이션 터널[HYKAT(독일), GTH(프랑스)등]들의 배경소음과 비교하였다. 배경소음원을 조사하기 위하여 B&K 3550 FFT 분석기를 이용하여 구조물의 진동과 소음과의 상관도를 해석하였다. 실험결과로부터 소음계측 가능성을 파악할 수 있었으며, 소음환경의 개선방안도 도출할 수 있었다.
Cavitation is the formation of vapour bubbles of a flowing liquid in a region where the pressure of the liquid falls below its vapor pressure. Various types of cavitations are generated on the propeller blades. As cavity bubbles passing the blade are forced to oscillate in size or shape and come to collapse, they cause very strong local acoustic waves in the fluid and radiate noise. Comparing the Sound Pressure Level(SPL) before and after cavitation, SPL increases 2dB per 1 knot increase in ship speed above the cavitation inception speed(CIS). Consequently, the CIS is an important criteria to design silent propellers. In this work, experimental measurements of radiated noise according to various types of cavitations from the model propeller are carried out in a large cavitation tunnel and their acoustical characteristics are extensively investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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