• 제목/요약/키워드: Numerical Simulation of Propeller

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오픈 소스 라이브러리를 이용한 수치수조 구현 및 적용 (Development of Numerical Tank Using Open Source Libraries and Its Application)

  • 박선호;이신형
    • 해양환경안전학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.746-751
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    • 2014
  • 본 논문에서는 소스 코드가 공개된 라이브러리를 이용하여 선박의 성능을 예측할 수 있는 해석 코드를 개발하였다. 질량보존 방정식, 모멘튼 보존방정식, 난류를 고려하기 위해 난류모델과 벽함수를 고려하였다. 자유수면 계산을 위해 볼륨비 수송방정식을 고려하였고, 자유수면의 정확도 높은 계산을 위해 고차 도식을 포함하는 라이브러리를 개발하였다. 개발한 프로그램을 컨테이너선인 KCS에 적용한 결과 실험에서 포착된 자유수면 분포를 잘 예측하였다. 자항성능 평가 시 추진기 회전을 위해 GGI 라이브러리를 사용하였다. 계산결과 실험과 비교해 약 7 % 정도의 정확도로 자항성능을 예측하였다. 캐비테이션 예측을 위해 이상 균질 모델을 포함하는 새로운 라이브러리를 개발하였다. 이상 균질 모델을 추진기에 적용한 결과 일반적으로 발생하는 얇은 층 캐비테이션을 잘 예측하는 것을 확인하였다. 오픈 소스 라이브러리를 이용하여 개발한 수치수조를 KCS에 적용한 결과 오픈 소스 라이브러리에 대한 가능성을 확인하였다.

잠수선형의 영각 펌프노즐 프로펠러 유동 시스템에 관한 연구 (Flowing of the System the Underwater Vehicles Hull the Nozzle of Pump-jet Propeller with Angles of Attack)

  • 이귀주;좌순원;김경화
    • 수산해양기술연구
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    • 제40권2호
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    • pp.149-154
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    • 2004
  • 본 논문에서는 펌프 노즐이 부착된 잠수 선형의 유동에 관해 수치해석 결과를 보여준다. 이는 속도분포, 양력계수, 영각의 값을 갖는 펌프젯 노즐이 선체와 부착되었을 때와 부착되지 않았을 때의 종강도 모멘트 등의 값들을 계산한다. 선형의 속도 분포에 따른 노즐의 영향면적과 양력계수(변호의 특성요인) 종강도 모멘트, 영각에 따른 도함수 등을 보여준다.

멀티그리드 방법을 이용한 프로펠러 주위의 비압축성 층류유동 계산 (Numerical Simulation of Incompressible Laminar Flow around a Propeller Using the Multigrid Technique)

  • 박원규
    • 대한조선학회논문집
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    • 제31권4호
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    • pp.41-50
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    • 1994
  • 프로펠러 주위의 비압축성 점성유동을 해석하기 위해 멀티그리드 방법을 이용한 Iterative time marching 방법이 적용되었다. 이 방법은 3차원 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 움직이는 비직교 일반 좌표계상에서 풀고 있으며, 시간에 대해서는 1차의 정확도 그리고 공간에 대해서는 2차 또는 3차의 정확도를 가지고 있으며 반복계산의 수렴속도를 가속시키기 위해서 멀티그리드방법을 사용하였다. 또한 본 방법은 Vector나 Parallel컴퓨터에 적용이 매우 간편하다는 장점을 가지고 있다. 본 연구 결과와 실험치 혹은 다른 연구자의 계산 결과와 일반적으로 잘 일치하고 있으며, 멀티그리드 방법은 수렴에 필요한 CPU시간을 단축시키고 해의 정확도도 개선함을 보여주었다.

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가상경계 격자볼쯔만법을 이용한 프로펠러의 유동특성해석 방법에 관한 연구 (Numerical Technique to Analyze the Flow Characteristics of a Propeller Using Immersed Boundary Lattice Boltzmann Method)

  • 김형민
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권7호
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    • pp.441-448
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    • 2016
  • 프로펠러에 의한 추력은 유체의 유입 속도와 익의 회전속도에 의해 생성되며 그 성능을 전진비, 추력계수, 동력계수와 같은 무차원수로 나타내고 있다. 이 연구에서 회전체의 성능을 분석하기 위한 수치적 방법으로 STL형식의 회전체 형상을 인식할 수 있는 가상경계법을 적용한 격자볼쯔만법을 제안한다. 이 가상경계법으로 프로펠러의 회전에 의한 유동을 구현하기 위해서 프로펠러의 표면 격자점에서 속도와 유동장의 격자점에서 유속의 차를 이용하여 계산한 체적력을 볼쯔만방정식의 외력항으로 적용하게 된다. 제안한 방법을 검증하기 위하여 4개의 익을 가지고 있는 프로펠러를 이용해 레이놀즈수가 100, 500, 1000이고 전진비가 0.2~1.4일 때 유동해석을 수행하였으며 그 결과로 부터 전형적인 프로펠러의 성능특성을 얻을 수 있었다. 높은 레이놀즈수와 전진비를 갖는 유동에서 해석 안정성을 확보하기 위해서는 익의 표면에 구성한 최대 격자의 크기와 유동장에 구성한 격자 크기의 비가 3 이하로 유지해야 하며 충분히 긴 후류영역을 확보할 필요가 있다.

수중추진기의 추진력 시뮬레이션 및 실험 (Thrust Simulation and Experiments for Underwater Thrusters)

  • 안용석;백운경
    • 동력기계공학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.51-59
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    • 2017
  • In the early design stage of underwater vehicles, it is important to estimate the vehicle's underwater motion performance. The key design elements for the motion are propellers, battery power, and underwater resistance of the vehicle. Small thrusters with motor and propeller are usually used for the UUV(unmanned underwater vehicles). In this study, a multiphysics thruster model combining electro-mechanical and hydrodynamics characteristics was proposed to estimate the thruster performance. To show the applicability of the mathematical model, an sample thruster was used for the derive the unknown parameters of thruster. Hydrodynamic parameters were calculated for a 3D geometry model of the propeller by ANSYS/CFX program. Finally, Matlab/simulink program was used for the numerical simulation to predict the thruster performance from the given voltage/current input to the motor. Also, proved validity of simulation model by experiment test. Test were done by 2 mode(middle/high speed, reverse). The thruster performance curves obtained from this simulation were confirmed to be similar with experiment results.

Numerical simulation of tip clearance impact on a pumpjet propulsor

  • Lu, Lin;Pan, Guang;Wei, Jing;Pan, Yipeng
    • International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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    • 제8권3호
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    • pp.219-227
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    • 2016
  • Numerical simulation based on the Reynolds Averaged Naviere-Stokes (RANS) Computational Fluid Dynamics (CFD) method had been carried out with the commercial code ANSYS CFX. The structured grid and SST $k-{\omega}$ turbulence model had been adopted. The impact of non-condensable gas (NCG) on cavitation performance had been introduced into the Schnerr and Sauer cavitation model. The numerical investigation of cavitating flow of marine propeller E779A was carried out with different advance ratios and cavitation numbers to verify the numerical simulation method. Tip clearance effects on the performance of pumpjet propulsor had been investigated. Results showed that the structure and characteristics of the tip leakage vortex and the efficiency of the propulsor dropped more sharply with the increase of the tip clearance size. Furthermore, the numerical simulation of tip clearance cavitation of pumpjet propulsor had been presented with different rotational speed and tip clearance size. The mechanism of tip clearance cavitation causing a further loss of the efficiency had been studied. The influence of rotational speed and tip clearance size on tip clearance cavitation had been investigated.

CFD prediction and simulation of a pumpjet propulsor

  • Lu, Lin;Pan, Guang;Sahoo, Prasanta K.
    • International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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    • 제8권1호
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    • pp.110-116
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    • 2016
  • In this study an attempt has been made to study the hydrodynamic performance of pumpjet propulsor. Numerical investigation based on the Reynolds Averaged NaviereStokes (RANS) computational fluid dynamics (CFD) method has been carried out. The structured grid and SST ${\kappa}-{\omega}$ turbulence model have been applied. The numerical simulations of open water performance of marine propeller E779A are carried out with different advance ratios to verify the numerical simulation method. Results show that the thrust and the torque are in good agreements with experimental data. The grid independent inspection is applied to verify accuracy of numerical simulation grid. The numerical predictions of hydrodynamic performance of pumpjet propulsor are carried out with different advance ratios. Results indicate that the rotor provides the main thrust of propulsor and the balance performance of propulsor is generally satisfactory. Additionally, the curve of propulsor efficiency is in good agreement with experimental data. Furthermore, the pressure distributions around rotor and stator blades are reasonable. Beyond that, the existence of tip clearance accounts for the appearance of tip vortex that leads to a further loss in efficiency and a probability of cavitation phenomenon.

냉장고용 왕복동 압축기 급유 시스템의 수치해석 (Numerical Simulation of Oil Supply System of Reciprocating Compressor for Household Refrigerators)

  • 김현진;이진갑
    • 동력기계공학회지
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    • 제9권4호
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    • pp.24-30
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    • 2005
  • For a reciprocating compressor of household refrigerators, a direct analogy between the pipe flow network and the electric circuit network has been utilized to set up a mathematical model for oil supply system. Individual lubrication elements of the oil supply system, such as propeller- installed oil cap, oil galleries, radial oil feeding holes, spiral oil grooves, and various sliding surfaces have been analogized by equivalent electric elements, and these have been combined together to form an electric circuit corresponding to the whole oil supply system. By solving the closed network equations of the model, oil flow rates at various lubrication elements could be obtained. Total amount of the oil flow rate drawn into the shaft has been measured and compared reasonably well with the prediction of the numerical simulation.

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DES법을 이용한 SUBOFF 잠수함 모델 주위 유동 수치해석 연구 (Numerical Simulation of the Flow Around the SUBOFF Submarine Model Using a DES Method)

  • 서성부;박일룡
    • 대한조선학회논문집
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    • 제58권2호
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    • pp.73-83
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    • 2021
  • In this study, the numerical investigation of the flow around the SUBOFF submarine model is performed by using the Detached Eddy Simulation (DES) method which is developed based on the SST k-ω turbulence model. At the DES analysis level, complex vortical flows around the submarine model are caused mainly by the vortices due to the appendages and their interactions with the flows from the hull boundary layer and other appendages. The complexity and scale of the vortical flow obtained from the numerical simulations are highly dependent on the grid. The computed local flow properties of the submarine model are compared with the available experimental data showing a good agreement. The DES analysis more reasonably estimates the physical phenomena inherent in the experimental result in a low radius of the propeller plane where vortical flows smaller than the RANS scale are dominant.

에어컨 실외기 토출그릴 형상 최적화 (A Study on the Optimization of Discharge Grille of Outdoor Unit of Air Conditioner)

  • 최석호;오세기;김현종;진근호;오시영;김병순
    • 설비공학논문집
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    • 제23권11호
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    • pp.726-732
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    • 2011
  • The aerodynamic and aeroacoustic performance of discharge grille of outdoor unit of air-conditioner was investigated in this study. Discharge grille is one of outdoor unit's important parts to affect the flow rate and Overall Sound Pressure Level(OSPL). New type of discharge grille was suggested based on the results of numerical simulation. To simulate the flow pattern near the propeller fan, commercial flow solver FLUENT was used. Sliding mesh method was used for rotating propeller fan and initial condition for unsteady model was calculated by Multiple Reference Frame(MRF) method. To minimize the interaction noise between fan blade wake and discharge grille, new discharge grille has radial rib which is aligned with trailing edge of fan blade. And inclined radial rib was adopted for reducing flow rate drop in discharge grille. The optimization of inclined angle of radial grille was performed experimentally.