• 해양환경안전학회지
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• 제20권6호
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• pp.752-759
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• 2014

난류유동에 의한 소음은 계산비용의 관점에서 음향 상사법을 이용하여 전산유체 기법과 결합해 다양한 해석모델이 연구되고 있다. FW-H 음향상사법을 이용한 유동소음해석의 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 기존 문헌들의 결과에서는 계산비용의 관점에서 난류유동에 의한 소음성분을 생략하고 있다. 그러나, 최근의 연구에서 유동소음특성에 있어 난류소음의 중요성이 밝혀진바 있다. 본 논문에서는 RANS 난류모델과 투과성 경계면을 이용한 Permeable FW-H 음향상사법을 이용한 난류유동소음해석에 대해 연구하였다. 2D실린더에 대하여 직접적으로 변동압력을 추출하는 직접법과 난류성분을 고려하지 않은 FW-H 상사법, 또 난류소음의 성분을 포함하는 Permeable FW-H 방법의 경우를 비교하였다. Permeable FW-H 방법을 통해 일반적으로 적용되는 FW-H 방법에서 해석 불가능한 난류에 의한 소음의 영향을 기존의 FW-H 방법과 동일한 계산비용으로 예측할 수 있었고, 적절한 투과성 경계면 설정을 통해 높은 정확도의 해석이 가능했다. Permeable FW-H 방법을 통한 난류유동해석 절차를 확립하였으며, 그 유용성을 확인했다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제8권3호
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• pp.235-242
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• 2016

Among underwater noise sources around submerged bodies, turbulence-induced noise has not been well investigated because of the difficulty of predicting it. In computational aeroacoustics, a number of studies has been conducted using the Ffowcs Williamse-Hawkings (FW-H) acoustic analogy without consideration of quadrupole source term due to the unacceptable calculation cost. In this paper, turbulence-induced noise is predicted, including that due to quadrupole sources, using a large eddy simulation (LES) turbulence model and a developed formulation of permeable FW-H method with an open source computational fluid dynamics (CFD) tool-kit. Noise around a circular cylinder is examined and the results of using the acoustic analogy method with and without quadrupole noise are compared, i.e. the FW-H method without quadrupole noise versus the permeable FW-H method that includes quadrupole sources. The usability of the permeable FW-H method for the prediction of turbulence-noise around submerged bodies is shown.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.39-48
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• 2016

The latest research has shown that the turbulence-induced noise is important in total characteristics of flow noise. Also, turbulence-induced noise have a significant influence for performance of sonar dome. In this paper, Flow analysis is performed on vicinity of the sonar dome model using Large Eddy Simulation method. Also, direct method that extracts perturbational sound pressure, FW-H method without turbulence-induced noise and permeable FW-H method that is able to calculate turbulence- induced noise were compared in order to show turbulence effect.

• 한국음향학회지
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• 제37권2호
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• pp.83-91
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• 2018

팁젯 로터의 소음원은 로터 블레이드 소음과 제트 소음으로 분리할 수 있다. 로터 블레이드 소음은 두께 소음, 하중 소음, 비선형 사중극 소음으로 구성되고 제트 소음은 노즐 모멘텀 소음과 제트 방사 소음으로 나뉜다. 로터 블레이드 소음을 해석하기 위해 유동 해석 정보를 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 해석으로 얻은 뒤 투과면, 비투과면 FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings) 음향 상사법을 동시에 적용하여 각 소음원을 구분하였다. 그리고 제트 소음은 노즐 출구 조건을 활용하여 투과면 FW-H 음향 상사법으로 노즐 모멘텀 소음을 구하고 기존 고정익 제트에 대한 경험식을 활용하여 제트 방사 소음을 얻었다. 검증 기체의 소음 측정값을 기준으로 해석 기법의 신뢰성을 검증하였고 스펙트럼 분석을 통해 팁젯 로터의 독특한 소음 특성을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권7호
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• pp.930-938
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• 2018

잠수함에서 발생하는 수중방사소음은 적함의 소나에 의해 피탐될 확률과 직결되며, 잠수함 저소음화 방안은 생존성 향상을 위해 필수적이다. 최신 잠수함의 경우 기계류 소음저감 및 고속/대형화가 진행됨에 따라 선체 주위에 발생하는 유동소음에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 자유수면의 효과를 고려하여 잠수함 형상 주위에 발생하는 유동소음 수준을 예측할 수 있는 소음해석기법을 개발하였다. 잠수함이 자유수면 근처 운항시에 잠수함 주위 유동장의 교란에 의해 발생하는 난류유동소음과 쇄파버블에 의한 소음이 발생한다. 먼저 잠수함 주위 유동장 해석을 위해, VOF법 기반의 비압축성 이상유동(two-phase flow)해석을 수행하여 잠수함 주위 자유수면 형상과 유동장 정보를 도출하였다. 이후 난류유동소음해석을 위해 음향상사기법인 Permeable FW-H를 적용하였고, 쇄파버블 소음해석을 위해 유동해석에서 도출된 난류운동에너지 분포결과를 기반으로 쇄파버블 소음모델을 적용하였다. 최종적으로 개발된 유동소음 해석기법은 선박해양플랜트연구소(KRISO)의 대형캐비테이션터널(LCT)에서 수행된 잠수함 모형 유동소음계측 실험결과와 비교를 통해 검증을 수행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.26-37
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• 2023

도시 교통 혼잡과 환경 문제에 대한 대안으로 차세대 비행체 Urban Air Mobility(UAM) 항공기 개발이 주목받고 있다. 이를 위해, UAM 항공기가 수직이착륙할 수 있는 플랫폼인 버티포트(Vertiport) 역시 논의되고 있다. 버티포트로 인한 지면 효과는 UAM 항공기의 공력과 소음 특성에 직접적인 영향을 미친다. UAM 항공기는 인구가 밀집된 도심에서 운용되므로 엄격한 소음 규제가 예상되므로, 설계단계에서 공기역학적 현상과 공력 소음의 정밀한 예측이 요구된다. 본 연구에서는 Lattice-Boltzmann Method(LBM) 시뮬레이션과 투과면 기반의 Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 음향상사법을 이용하여 지면 효과에 대한 공력, 유동장, 원거리 소음 방사 특성을 분석하였다.

• 한국음향학회지
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• 제42권3호
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• pp.250-261
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• 2023

본 연구에서는 펌프젯 추진기를 대상으로 공동, 비공동 조건에서의 유동 소음원을 규명하기 위하여 추진기의 각 구성품인 덕트와 스테이터, 로터에 의한 소음 기여도를 평가하였으며, 공동과 비공동 조건에서의 소음 수준을 비교하였다. 대형 캐비테이션 터널 내 Suboff 잠수함 선형과 펌프젯 추진기를 대상으로 균일혼상류 가정의 비정상 비압축성 Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 적용하였으며, 이상 유동을 모사하기 위해 Volume of Fluid(VOF) 기법과 Schnerr-Sauer 공동 모델을 적용하였다. 유동해석 결과를 기반으로 수중방사소음을 예측하기 위해 Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 방정식 기반의 음향상사법을 적용하였으며, 덕트와 스테이터, 로터로 구성된 3개의 비투과성 적분면과 추진기를 감싸는 형태의 2가지 투과성 적분면을 선정하여 소음 기여도를 평가하였다. 소음 예측결과로부터 스테이터는 전체 소음에 대한 직접적인 기여도는 낮으나 덕트와 로터에서의 유동 박리에 의한 소음원 형성에는 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 유동이 박리되는 연직상방과 우측방향으로 소음이 크게 방사되었다. 또한 로터에서는 날개의 흡입면과 압력면 간의 압력 섭동에 의해 추진방향으로 소음이 크게 방사되었으며, 투과성적분면을 통해 체적 소음원인 공동의 효과를 반영할 수 있음을 확인하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권5호
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• pp.484-491
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• 2017

Recent research has shown that quadrupole noise has a significant influence on the overall characteristics of flow-induced noise and on the performance of underwater appendages such as sonar domes. However, advanced research generally uses the Ffowcs Williams-Hawkings analogy without considering the quadrupole source to reduce computational cost. In this study, flow-induced noise is predicted by using an LES turbulence model and a developed formulation, called the formulation Q1As method to properly take into account the quadrupole source. The noise around a circular cylinder in an underwater environment is examined for two cases with different velocities. The results from the method are compared to those obtained from the experiments and the permeable FW-H method. The results are in good agreement with the experimental data, with a difference of less than 1 dB, which indicates that the formulation Q1As method is suitable for use in predicting quadrupole noise around underwater appendages.