• Tribology and Lubricants
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• 제33권1호
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• pp.1-8
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• 2017

Drag torque reduction in a wet clutch pack is a key aspect of the design process of the dual clutch transmission (DCT) system. In order to reduce the drag torque caused by lubricant shear resistance, recently developed wet clutch pack systems of DCT, as well as automatic transmission and other four-wheel drive (4WD) couplings, frequently utilize wavy wet clutch pads. Therefore, wavy shape of friction pad are made on the groove patterns like waffle pattern for the reduction of drag torque. Additionally, the groove patterns are designed with larger channels at several locations on the friction pad to facilitate faster outflow of lubricant. However, channel performance is a function of the waviness of the friction pad at the location of the particular channel. This is because the discharge sectional area varies according to the waviness amplitude at the location of the particular channel. The higher location of the additional channel on the friction pad results in a larger cross-sectional area, which allows for a larger flow discharge rate. This results in reduction of the drag torque caused by the shear resistance of DCTF, because of marginal volume fraction of fluid (VOF) in the space between the friction pad and separator. This study computes the VOF in the space between the friction pad and separator, the hydrodynamic pressure developed, and the shear resistance of friction torque, by using CFD software (FLUENT). In addition, the study investigates the dependence of these parameters on the location and waviness amplitude of the channel pattern on the friction pad. The paper presents design guidelines on the proper location of high waviness amplitude on wavy friction pads.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제5권1호
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• pp.116-131
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• 2013

The resistance performance of an icebreaking cargo vessel in pack ice conditions was investigated numerically and experimentally using a recently developed finite element (FE) model and model tests. A comparison between numerical analysis and experimental results with synthetic ice in a standard towing tank was carried out. The comparison extended to results with refrigerated ice to examine the feasibility of using synthetic ice. Two experiments using two different ice materials gave a reasonable agreement. Ship-ice interaction loads are numerically calculated based on the fluid structure interaction (FSI) method using the commercial FE package LS-DYNA. Test results from model testing with synthetic ice at the Pusan National University towing tank, and with refrigerated ice at the National Research Council's (NRC) ice tank, are used to validate and benchmark the numerical simulations. The designed ice-going cargo vessel is used as a target ship for three concentrations (90%, 80%, and 60%) of pack ice conditions. Ice was modeled as a rigid body but the ice density was the same as that in the experiments. The numerical challenge is to evaluate hydrodynamic loads on the ship's hull; this is difficult because LS-DYNA is an explicit FE solver and the FSI value is calculated using a penalty method. Comparisons between numerical and experimental results are shown, and our main conclusions are given.

• 한국해양공학회지
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• 제33권4호
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• pp.313-321
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• 2019

The prediction of the hydrodynamic performance of a planing hull vessel is an important and challenging topic for computational fluid dynamic (CFD) applications to naval hydrodynamics. In this paper, the resistance and planing attitude analysis for a Fridsma hull, which is a prismatic planing hull, in still water are numerically studied using OpenFOAM. OpenFOAM is an open source code package based on C++ libraries and the finite volume method (FVM) for the discretization of the RANS equation. The volume of fluid method (VOF) is used to capture the water-air interface and the SST ${\kappa}-{\omega}$ model is used for the turbulence simulation. The overset mesh method is used to capture the large motion of the hull at higher speeds. Before the extensive analysis, uncertainty analyses using various time steps and grid sizes were performed for one ship speed case of Fn = 1.19. The results of the present study are compared with those of a model test, other CFD research, and Savitsky's empirical formula. The results of the present study, following the trend of other CFD results, slightly over predict the resistance and under predict the sinkage and, more significantly, the trim.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권5호
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• pp.627-633
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• 2019

본 논문의 주 관심사항은 전산유체역학과 기존 모형시험 데이터를 활용하여 주어진 선박의 저항 및 추진성능을 추정하고 그 결과를 이용하여 에너지효율설계지표(Energy Efficiency Design Index, EEDI)를 평가하는 방법을 제시하는 것이다. 대상선박의 모형선 크기에서의 전 저항을 계산하기 위해 점성 유동 해석을 수행하였다. 유동계산은 STAR-CCM+를 사용하였으며 자유표면, 트림과 싱키지를 고려하였다. 점성 유동 해석 결과를 바탕으로 대상선박의 유효동력을 산정하였다. 준 추진효율 계수는 기 보유한 모형시험 데이터베이스를 이용한 추정식 및 유사선박의 시험자료를 활용하여 산정하였다. 최종적으로 EEDI 산정식에 대하여 유체동역학적 결과, 선박의 정보, 사용하는 연료에 대한 $CO_2$의 환산계수, 연료소모량 등을 바탕으로 일반화된 계산 프로그램을 작성하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제46권3호
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• pp.168-178
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• 2022

본 연구에서는 선수부에 프로펠러를 갖는 수중운동체의 연직면 조종성능을 추정하기 위해 저항시험, 연직면 사항시험, VPMM 시험을 부산대학교 예인수조에서 수행하였다. 연직면 사항시험은 대각도에서 발생하는 횡교차력 성분을 고려하기 위해 -40도에서 40도 범위 내에서 수행하였다. 프로펠러의 회전 상태는 특정 rpm으로 회전하는 경우와 예인속도에 맞춰 자연스럽게 프로펠러가 회전하는 경우로 나눠 시험을 수행하였다. 구속모형 시험을 통해 수중운동체의 연직면 조종 유체력 미계수를 추정하였으며 최종적으로 동유체력 미계수를 기반으로 연직면 동적 안정성지수를 산정하고 프로펠러 회전 상태가 동적 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 본 시험 결과는 전방에 프로펠러를 갖는 수중운동체의 조종시험 참고자료로서 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권2호
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• pp.211-220
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• 2010

본 연구의 목적은 2002년과 2003년에 심각한 도시침수 피해를 받은 삼척지역을 대상으로 유역유출모형, 제내지 모형 그리고 하수도 시스템을 통합한 도시범람모형의 개발 및 적용한 것이다. 이를 위해 하도의 1차원 모형, 시가지의 표면류의 2차원 모형, 그리고 하수도 시스템을 상호 연결하는 방안을 제시하였다. 침수모형의 입력자료 구축에 필요한 표고 및 건물의 점유율과 같은 지형정보는 입력자료의 변환과정에서 발생할 수 있는 불확실한 오차를 줄이기 위해 수치 지형자료로부터 데이터의 변환 과정없이 추출하였다. 더 나아가 시가지의 건물점유율을 10 %에서 30 %까지 변화를 줌으로써 그에 따른 조도계수 및 건물점유율 적용법이 침수심에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 그 결과 건물 점유율이 증가함에 따라 조도계수법은 침수심이 감소하며 건물 점유율을 고려한 방법은 침수심이 증가하는 경향을 나타내었다. 건물 점유율을 고려한 2002년과 2003년의 침수 모의계산 값은 관측 값과 유사한 값을 얻을 수 있었으며 2002년 제방이 파제되지 않은 경우에도 여전히 침수되는 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.672-680
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• 2023

선박의 설계과정에 있어, 선박의 중량은 유체역학적 성능에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 선박은 일반적으로 최적의 흘수와 배수량을 갖는 하나의 조건으로 설계되지만, 실제로는 연료의 소비, 선박 평형수의 충전과 적재 조건과 같은 운항 활동으로 인해 선박의 중량 및 흘수가 일정 범위 내에서 바뀐다. 본 연구에서는 소형선박을 대상으로 3가지 하중조건에 따른 선박의 저항성능 변화를 모형실험과 수치해석을 통해 연구하였다. 마지막으로 2050년까지 CO2 배출 가스를 50% 감축한다는 국제해사기구(IMO) 목표를 따라 선박의 저항 성능을 개선하여 동력 요구 사항을 줄이기 위해 선박의 중량 변화에 따른 저항성능의 민감도를 연구하였다. 연구 결과, 선박의 중량변화에 따른 효과는 낮은 프루드 수에서 크게 나타나는 것으로 확인되며, 저항성능에 대한 연구 결과, 설계 흘수의 적재조건을 기준으로 배수량이 11.1% 증가하고, 흘수가 5% 증가한 Over load의 적재조건에서 운항 시 선체의 총 저항이 모형시험과 CFD 시뮬레이션에서 각각 15.97%, 14.31%까지 증가하는 것을 볼 수 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제38권4호
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• pp.335-341
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• 2014

최근 고유가와 환율변동 등 어려운 시장상황 속에서 해운선사는 선박의 대형화와 고속화를 요구하고 있다. 선사들은 선박의 운용유지비 절감을 우선적으로 요구하고 있으며, 이에 조선소에서는 기술경쟁력 유지를 위한 방안으로 속도성능 향상에 중점을 두고 지속적으로 노력 하고 있다. 본 논문에서는 에너지 절약형 선형개발에 중점을 두고 유동제어 띠를 사용한 선박의 저항성능 향상에 관하여 소개한다. 본 연구는 혹등고래(Humpback Whale)의 배 주위에 있는 기다란 줄 무늬 형상을 응용하여 선체표면에 "오목하고 길게 팬 줄 형상 또는 볼록하고 기다란 줄 형상"(이하, 유동제어 띠라고 함)을 단일로 적용하였다. 현재, 제안된 형상은 특허출원이 되어 있다. 이 형상은 선체표면의 압력분포 변화와 압력강하 현상 등을 효과적으로 제어하는 역할을 한다. 실선 적용 시 장점은 블록조립이 완성된 후에 선체표면에 부가물을 부착하는 종래기술과 비교하여 볼 때 블록제작 단계에서 단면형상을 반영할 수 있다는 점에서 비용을 절약할 수 있다고 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제48권5호
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• pp.396-403
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• 2011

The concept of an air lubrication has long been an object of attention since it can be utilized to reduce the frictional resistance, and what is more, it is eco-friendly. The present study examines the basic characteristics of an air cavity with intention of applying the air lubrication technology to the reduction of the resistance of a ship without excessive power increment. For the purpose, an air cavity was created at the bottom of a flat plate by injecting air behind a backward step and the hydrodynamic properties of the air cavity and the surrounding flow has been investigated experimentally and numerically. The influence of the step height and the air flow rate have been more carefully studied since they are presumed to be the main parameters affecting the characteristics of an air cavity. The results indicates that the shapes of the air cavities attached on the flat plate become "U" or "V" type depending on the incoming flow velocity and air flow rate. The study also confirms that the length of the air cavity increases with increase in air flow rate but there is a certain critical limit in the flow rate above which increase in the air cavity length is no more evident.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권4호
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• pp.403-411
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• 2020

본 논문에서는 도서 지역 화물 및 승객 운송을 맡은 연안 항해용 친환경 차도선을 개발하면서, 검토된 주요 결과들에 대해서 논의한다. 시장에서의 경제성을 확보하기 위하여, 폭 19 m를 최종 개발모델 및 갑판면적에 많은 차량이 배치되도록 고려하였다. 조파저항 감소를 위해 선형 형상은 "V"에 선수벌수를 접목하였으며, 수치해석을 통해 개발 선박의 유체역학적 성능을 확인하였다. 선가를 직접 결정짓는 선각 중량을 감소하기 위하여, 최적화 전문 프로그램에 내재된 다목적 최적화 방법인 파레토 시뮬레이트 어닐링을 활용하여 약 3.9 %의 중량 절감을 달성하였다. 본 연구를 통해서 도출된 주요 결과들은 추후 쌍동형 차도선 관련 연구를 수행하는 엔지니어와 관련 산업에 좋은 선례가 될 것으로 기대한다.