Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.47
no.6
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pp.770-775
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2010
As considerable interests in noise emission from the ships have been increased, control of the propeller cavitation generating vibration and radiating noise is looming large. In general, the tip vortex cavitation is first produced in case of full scale propellers, and noise levels rise dramatically from that moment. In order to reduce induced noise from the tip vortex cavitation and hence increase the cavity inception speed, we propose the mass injection method. Water injected from the propeller tip decreases rotating speed of the tip flow, and it restrains growing the tip vortex cavity. Experimental investigations of the model tests carried out in a large cavitation tunnel show that the tip vortex cavitation is effectively controled by water injection from the propeller tip.
Jaemoon Han;Dojun Kim;Jeongil Seo;Taehyung Kim;Gundo Kim;Jinsuk Lee
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.60
no.5
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pp.296-304
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2023
Cavitation tests for a waterjet propulsor of an amphibious vehicle are carried out in the Large Cavitation Tunnel. Waterjet pump performances and cavitation characteristics including thrust breakdown performances are investigated in the tests. In addition, cavitation characteristics for waterjet propulsors working inside the intake are calculated by using a commercial CFD code, Star-CCM+. Sliding mesh is implemented to a rotating impeller and the k-epsilon turbulence model is chosen. Cavitation bubble growth and collapse are estimated using the Schnerr-Sauer cavitation model based on Rayleigh-Plasset equation. Calculated results agree fairly well with experimental results. The re-design of the waterjet propulsor is performed to enhance waterjet cavitating performances and calculated results show that waterjet thrust breakdown characteristics are significantly improved.
The two major objectives of acoustical measurements in a cavitation tunnel are measuring the noise levels generated by rotating propellers behind a hull and localizing possible noise sources in order to reduce noise levels. Propeller noise measurement experiments were performed in MOERI cavitation tunnel at December, 2006. In order to put the propeller into cavitating conditions, a wake-generating dummy body was devised. In addition, ten hydrophones are put inside a wing-shaped casing in order to minimize the unexpected flow induced self noise around hydrophone itself. After measuring both of the noises of the rotating propeller behind the dummy body and signals generated by a virtual source, respectively the data were matched field processed using the frequency incoherent Bartlett processor to localize noises on the propeller plane. In this paper, we presented the measured noise analysis and the localization results.
Park, Sun-Ho;Seo, Jeong-Hwa;Kim, Dong-Hwan;Rhee, Shin-Hyung;Kim, Ki-Sup
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.48
no.6
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pp.501-508
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2011
In order to control the tip vortex cavitation occurring around the tip of a rotating propeller blade, researches on the propeller cavitation and blade tip vortex flows have been increased. In this paper, the propeller tip vortex flow for a blunt and sharp tips was studied using an unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes equations solver based on a cell-centered finite volume method. In numerical open water test, torques, thrusts, pressure distributions and vortex flows were compared for various rotating speeds. To consider a hull wake, the nominal wake was specified in inlet boundary condition. Pressure distributions and vortex flows with the hull wake were investigated for various propeller rotating angles. From the results, it was confirmed that the blunt tip propeller delayed the tip vortex flow.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.46
no.6
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pp.271-276
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2013
The demand for stainless steel is continuously increasing with the development in offshore industry due to its excellent corrosion resistance characteristics. However, it suffers cavitation-erosion in application of high rotating fluid and the damage accelerates in combination with electrochemical corrosion because of Cl-ion in sea water. This paper investigated the complex damage behavior for 431 stainless steel, that is one of martensite stainless steels, through the hybrid test in sea water. Various experiments were carried out, including potential measurement, anodic/cathodic polarization experiment and Tafel analysis. Surface morphology was observed and damage depth was analyzed by SEM and 3D microscope after each experiment, respectively. The results revealed that more active potential was observed under cavitation condition than static condition due to breakdown of passive film and activation of charge transfer, and that higher corrosion current density was obtained under cavitation condition due to synergistic effect of corrosion and erosion.
Centrifugal pumps consume considerable amount of energy in various industrial applications. Therefore, improvement of the efficiency of these machines has become a major challenge. Cavitation is a phenomenon which decreases the pump efficiency and even causes structural demage. Hence, the goal of this paper is to investigate the cavitation problem in the single-stage and double-stage centrifugal pumps. The Volume of Fraction (VOF) method has been used for the numerical simulations together with Rayliegh-Plesset model for the gas-liquid two-phase flow inside the pump. In order to capture the turbulent phenomena, the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model has been adopted, and the simulations have been done as unsteady cases. In addition, the motion of the rotating parts has been simulated using Multi Reference Frame(MRF) method. The results are presented and compared in terms of hydraulic head and NPSH for both the single-stage and double-stage pumps. The H-Q curves show the effects of cavitation on decreasing the pumps performances.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.7
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pp.883-889
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2014
It is generated for cavitation erosion due to the local static boiling by pressure differentials in high speed rotating fluid environment. The cavitation is influenced by various elements such as pressure, velocity, temperature, pH of fluid and medium. In particular, the damage of material is accelerated due to the electrochemical corrosion by $C1^-$ and cavitation erosion due to cavities in seawater. In this paper, hence, it investigated for martensite stainless steel the damage behavior with applied current density and cavitation time in natural seawater solution. Less damage depth at the cavitation condition was observed than static condition as a result of galvanostatic experiment. Furthermore, it was shown that dramatic increase of weightloss, damage rate and damage depth after 3 hour of cavitation test.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2012.10a
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pp.562-567
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2012
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.
Cavitation phenomena observed during the operation of a submerged plain journal bearing (PJB) can affect bearing performance parameters such as dynamic coefficients, whirl frequency ratio, and critical mass. This study presents numerical solutions of the Reynolds equation for steadily and dynamically loaded submerged PJBs with half-Sommerfeld (HS), Reynolds, and Jakobsson-Floberg-Olsson (JFO) cavitation models when the supply pressure is larger or equal to the cavitation pressure. The loads at various eccentricity ratios are identical; however, the attitude angle is approximately 6% smaller when the eccentricity ratio is between 0.2 and 0.7 and the JFO model is used, compared to that when the Reynolds model is used. Dynamic coefficients obtained with the HS and Reynolds model show good agreement with each other, except for kxz, which is sensitive to changes in the force normal to the rotor weight, and is attributed to the difference in the attitude angle obtained with each cavitation model. Stiffness coefficients are determined using the pressure distribution in the film, and therefore, when the JFO model is used, the direct stiffness coefficients are affected and show opposite signs for most eccentricity ratios. The mass-conservative JFO model can predict at least a 30% smaller critical mass compared to that using the HS and Reynolds models. Thus, the instability analysis results can change based on the cavitation model used in a submerged PJB. The results of this research indicate that the JFO model should be used when designing a rotor system supported by submerged PJBs.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.6
no.2
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pp.105-112
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2013
The application of contra-rotating rotors for higher specific speed pump has been proposed in our studies, which is in principle effective for reducing the rotational speed and/or the pump size under the same specification of conventional axial flow pump. In the previous experiments of our prototype, the cavitation inception at the tip region of the rear rotor rather than that of the front rotor and the strong potential interaction from the suction surface of the rear rotor blade to the pressure surface of the front one were observed, indicating the possibility to further improve the pump performance by optimizing rotational speed combination between the two rotors. The present research aims at the design of rear rotor with lower rotational speed. Considering the fact that the incoming flow velocity defects at the tip region of the rear rotor, an integrated inflow model of 'forced vortex' and 'free vortex' is employed. The variation of maximum camber location from hub to tip as well as other related considerations are also taken into account for further performance improvement. The ideas cited above are separately or comprehensively applied in the design of three types of rear rotor, which are subsequently simulated in ANSYS CFX to evaluate the related pump performance and therefore the whole low speed design idea. Finally, the experimental validation is carried out on one type to offer further proofs for the availability of the whole design method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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