The steady potential flow about a TP 620 hydrofoil, flying in air above a dynamic water surface. is calculated by the one dimensional theory as the clearance-to-length ratio tends to very small. The characteristics on water surfare effects of air supported TP 620 hydrofoil over water are compared NACA 4412, NACA 66 and plate. respectively. It is found that using the TP 620 hydrofoil is superior lift coefficients. Moreover for trailing edge shape of the hydrofoil, high lift coefficients at 1 Fmn can be obtained.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제12권2호
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pp.46-56
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1988
The author has presented a new approach to design hydrofoil section shapes in consideration of viscous for marine propeller blades. In suction sides of propeller blades, the pressure distribution on hydrofoil sections in non-cavitating flow should be examined before the study of cavitation characteristics. Generally, the calculation results for hydrofoil conformal mapping method by which neglect viscous effects do not agree with experimental ones. Moreover, another papers reported that laminar separation bubble and transition played an important role on the cavitation inception. From these considerations, it is very important to study the viscous effects of the hydrofoil sections, especially the mechanism separation bubble and the apparent thickness of hydrofoil section. Therefore, the new design method of hydrofoil sections in consideration of viscous effects in comparison to the airfoil section should be studied. In designing the new hydrofoil section shapes, based on Eppler theory, the author tried to give the peak negative pressure in leading edge region for NACA airfoil in consideration of viscous effects without turbulent boundary layer separation as much as possible. The design method was verified from the fact that the boundary characteristics was improved and the lifts of new hydrofoils were slightly in creased in comparison to these of NACA 16-012 symmetrical, NACA 4412 non-symmetrical airfoils.
Most tidal current turbine designs are focused on medium and large scale for deep sea, less attention is paid in low water level channel, such as the region around the islands and costal sea. This study is to develop a horizontal axis tidal current turbine rotor blade which is applicable to low water level island region in southwest coastal region of Korea. In this study, the hydrofoil NACA63-415 and NACA63-817 are both adopted to analyze. The blade using NACA63-817 showed the higher maximum power coefficient and good performance at small TSR (Tip Speed Ratio), which gives the blade more advantages in operating at lower water level channel, where is characterized by the fast-flowing water. The cavitation pattern of hydrofoil is predicted by the CFD analysis and verified that the NACA63-817 is the appropriate hydrofoil in the test site of tidal current resource and the hydrofoil showed considerable performance in avoiding cavitation.
This paper is concerned about the hydrodynamic coefficients of hydrofoil. We discretized the incompressible Navier-Stokes equation with second order Runge-kutta for the time in the second order compact scheme for the spatial. The three-dimensional CFD code based on hybrid mesh on the finite volume method is used to simulate flow around NACA series foils. Lift and drag coefficient is calculated for several NACA series foils using different mesh types. Our aim is to obtain the lift and drag coefficient to evaluate the robustness of the solver and to shaw the advantage of using trim tab at the trailing edge. It concludes with a discussion of results and recommendations for future work.
This paper provides quantification of the effects of the turbulence model and grid refinement on the analysis of tip vortex flows by using the RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) method. Numerical simulations of the tip vortex flows of the NACA $66_2$-415 elliptic hydrofoil were conducted, and two turbulence models for RANS closure were tested, i.e., the Realizable $k-{\varepsilon}$ model and the Reynolds stress transport model. Numerical results were compared with available experimental data, and it was shown that the data for the Reynolds stress transport model that were computed on the finest grid system had better agreement in reproducing the development and propagation of the tip vortex. The Realizable $k-{\varepsilon}$ model overestimated the turbulence level in the vortex core and showed a diffusive behavior of the tip vortex. The tip vortex cavitation on the hydrofoil and its trajectory also showed good agreement between the current numerical results that were obtained using the Reynolds stress transport model and the results observed in the experiment.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제13권1호
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pp.1-11
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2021
Performance of a NACA 634-021 hydrofoil in motion under and in close proximity of a free surface for a large range of angles of attack is studied. Lift and drag coefficients of the hydrofoil at different submergence depths are investigated both numerically and experimentally, for 0° ≤ AoA ≤ 30° at a Reynolds number of 105. The results of the numerical study are in good agreement with the experimental results. The agreement confirms the new finding that for a submerged hydrofoil operating at high angles of attack close to a free surface, the interaction between the hydrofoil-motion induced waves on the free surface and the hydrofoil results in mitigation of the flow separation characteristics on the suction side of the foil and delay in stall, and improvement in hydrofoil performance. In comparing with a baseline case, results suggest a 55% increase in maximum lift coefficient and 90% average improvement in performance for, based on the lift-to-drag ratio, but it is also observed significant decrease of lift-to-drag ratio at lower angles of attack. Flow details obtained from combined finite volume and volume of fluid numerical methods provide insight into the underlying enhancement mechanism, involving interaction between the hydrofoil and the free surface.
In this study, the characteristics of the cavitation behavior around hydrofoil are investigated with the commercial CFD code CFX-5. Calculations are performed for NACA 64108 hydrofoil by solving the time-averaged turbulent Navier-Stokes equations and discretized by finite volume method. We classify the different cavitating regimes in which appear at the hydrofoil according to the values of cavitation number, surface roughness and angle of attack. Special attention is paid to the following topics: cavity length, void fraction and lift breakdown.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권8호
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pp.856-862
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2015
Tidal current energy is an important alternative energy resource among the various ocean energy resources available. The tidal currents in the South-Western sea of Korea can be utilized for the development of tidal current power generation. Tidal power generation can be beneficial for many fishing nurseries and nearby islands in the southwest region of Korea. Moreover, tidal power generation is necessary for promoting energy self-sufficient islands. As tidal currents are always available, power generation is predictable; thus, tidal power is a reliable renewable energy resource. The selection of an appropriate hydrofoil is important for designing a tidal current turbine. This study concentrates on the selection and numerical analysis of four different hydrofoils (MNU26, NACA63421, DU91_W2_250, and DU93_W_210LM). Blade element momentum theory is used for configuring the design of a 50 W class turbine rotor blade. The optimized blade geometry is used for computational fluid dynamics (CFD) analysis with hexahedral numerical grids. Among the four blades, NACA63421 blade showed the maximum power coefficient of 0.45 at a tip speed ratio of 6. CFD analysis is used to investigate the power coefficient, pressure coefficient, and streamline distribution of a 50 W class horizontal axis tidal current turbine for different hydrofoils.
In this paper, numerical simulation of cavitation flow for modified NACA66 hydrofoil was made by using the multi-phase RANS equation based on pseudo-compressibility. The Homogeneous mixture model comprised of the mixture continuity, mixture momentum and liquid volume fraction equations was utilized. A vertex-centered finite-volume method was used in conjunction 2nd-order Roe's FDS to discretize the inviscid fluxes. The viscous fluxes were computed based on central differencing The Spalart-Allmaras one equation model was employed for the closure of turbulence. Reasonable agreements were obtained between the calculation results and the experiment for pressure coefficients on the hydrofoil surface.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제10권3호
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pp.188-196
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2017
The objective of this paper is to investigate the flow-induced vibration of a flexible hydrofoil in cavitating flows via combined experimental and numerical studies. The experiments are presented for the modified NACA66 hydrofoil made of POM Polyacetate in the closed-loop cavitation tunnel and the numerical investigations are performed using a hybrid coupled fluid structure interaction model. The results showed that with the decreasing of cavitation number, the vibration magnitude increases dramatically for the cloud cavitation and declines for the supercavitation. The cloud cavitation development strongly affects the vibration response, with the main frequency of the vibration being accordance with the cavity shedding frequency and other two frequencies corresponding to the bending and twisting frequencies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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