• 대한조선학회논문집
• /
• 제30권1호
• /
• pp.65-72
• /
• 1993

본 논문에서는 비선형 자유표면파 문제에 대한 수치해법을 개발하였다. 궁극적인 물리적 모델은 수조시험에서의 조파저항 실험으로서 이를 모사하는 수치실험을 위한 수치해법을 개발하는데 그 목적이 있다. 수치해법으로서는 선형 문제에서 이미 수치방사조건의 효율성이 입증된 국소유한요소법을 비선형 문제에 응용하였다. 수치 계산과정에서는 교란원인 압력 분포면으로부터 멀리 떨어진 곳에서는 선형해를 이용하고 교란원 근처에서는 엄밀한 비선형 조건을 만족시켰다. 비선형 영역과 선형 영역 사이에는 비선형-선형 천이 완충영역을 수치 계산영역 내에 도입하여 적절히 수치 정합을 하였다. 수치 계산 과정중 각 축차 단계에서의 모드 해석을 이용하여 계산 시간을 월등히 줄일 수 있었다. 수치 계산 모형으로는 수조 실험을 모사한 자유표면 압력 분포면이 균일한 속도로 전진하는 문제를 택하였다. 본 수치계산 방법의 효율성으로 인하여 기존의 수치 계산 방법에 비해 월등이 큰 계산영역을 사용 수치계산을 수행할 수 있었다. 교란원에서 먼 하류에서 채택된 비선형 자유표면파를 선형 계산 결과와 비교하여 그동안 부분적으로 연구된 비선형파의 특성을 규명할 수 있었다. 비선형 효과에 의해 캘빈각이 증가하며, 캘빈각 근처의 파고와 파수가 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제42권11호
• /
• pp.1005-1015
• /
• 2009

해안대수층의 염수침투에 의한 담수-염수 경계면 특성을, 가로 140 cm, 세로 70 cm, 두께 10 cm 의 직사각형 모래수조 모형을 이용하여 모의하였다. 대수층 모형의 특성과 염수의 염도에 따른 총 31가지의 실험을 수행하였으며, 위치흐름 해석법을 유도한 Glover (1959)의 이론식과 호도그래프를 이용한 Henry (1959) 해석식 및 위치흐름 해석법을 이용한 Strack (1976)의 해석해 결과와 비교하였다. 대수층의 수리전도도, 해수의 염도, 그리고 해안가 지표경사에 따른 담수-염수 경계면의 위치와 기울기를 모의하였다. 다공질매체의 수리전도도와 해수의 염도가 높을수록 평형을 이루려는 담수-염수의 수위비($H_F/H_S$)가 높아지고, 이에 따라 경계면이 염수조 방향으로 이동하였다. 또한 염수조 방향의 모래사면의 경사가 급해질수록 경계면의 기울가가 완만하게 형성되었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제36권10호
• /
• pp.685-690
• /
• 2014

하수처리시설 초과유량에 대한 처리 규제 입법 예고로 인해 강우 월류수 처리에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 강우 월류수 염소(차아염소산나트륨) 소독 시 소독제 농도(0.11-4.0 mg $Cl_2/L$), pH (6.5-8.0), 온도($15-25^{\circ}C$), 암모니아 농도(10-41 mg N/L), 부유물질(91-271 mg SS/L)이 대장균군수 감소 속도에 미치는 영향을 고찰하였다. 차아염소산나트륨 농도 효과는 반속도 상수가 1.212mg $Cl_2/L$인 saturation-type model로 잘 모사되었다. 소독 반응 속도는 SS와 pH 증가에 따라 감소되는 반면, 온도에 따라서는 증가하였고, 암모니아 농도에는 영향을 받지 않았다. 월류수 유입 조건을 $1{\times}10^5MPN/mL$, 271 mg SS/L, $15^{\circ}C$, pH 8.0로 가정할 때, 염소 주입 농도 1 mg/L, 수리학적 체류시간 1.25 분인 염소 소독조를 통해 입법예고 된 수질 기준의 1/3 수준인 대장균군수 1,000개/mL를 달성할 수 있을 것으로 계산되어, 염소 소독이 강우 월류수 소독에 유효하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제21권5호
• /
• pp.558-570
• /
• 2015

18,000 TEU 급 대형 컨테이너 운반선의 그린쉽 설계에 관한 연구로 기본설계와 에너지 효율 향상 관점에서 선형 최적화 과정을 4단계로 나누어 체계적으로 연구를 수행하였다. 첫째, 환경적 측면 및 법규 등을 고려하여 대형 컨테이너 운반선의 경제성 평가를 수행하였다. 둘째, 기본설계 및 성능 관점에서 단축선형과 쌍축선형의 특징을 조사하였다. 셋째, 설계 흘수 및 속도에서 저항과 추진 성능을 향상시키기 위한 단축 및 쌍축선의 선형 최적화를 CFD와 모형시험을 통해 수행하였으며 최적 선형의 성능 향상을 확인하였다. 마지막으로 실제 운항조건을 고려한 추정된 운항 흘수와 속도에서 CFD를 통해 최적화된 최종 선형을 제시하였다. 본 연구를 통해서 대형 컨테이너 운반선의 그린쉽 설계를 위해 고려해야 할 사항을 살펴보았고 그에 따른 선형 최적화를 수행하였으며 설계 흘수와 실제 운항조건 및 연료 소모량을 고려한 총 에너지 효율식을 이용하여 최적화된 단축 및 상축 선형의 에너지 효율 개선을 확인하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
• /
• 한국음향학회 2002년도 하계학술발표대회 논문집 제21권 1호
• /
• pp.469-474
• /
• 2002

In recent years, modularization of engine parts has increased the application of plastic products in air intake systems. Plastic intake manifolds provide many advantages including reduced weight, contracted cost, and lower intake air temperatures. These manifolds, however, have some weakness when compared with customary aluminium intake manifolds, in that they have low sound transmission loss because of their lower material density. This low transmission loss of plastic intake manifolds causes several problems related to flow noise, especially when the throttle is opened quickly. The physical processes, responsible for this flow noise, include turbulent fluid motion and relative motion of the throttle to the airflow. The former is generated by high-speed airflow in the splits between the throttle valve and the inner-surface of the throttle body and surge-tank, which can be categorized into the quadrupole source. The latter induces the unsteady force on the flow, which can be classified into the dipole source. In this paper, the mechanism of noise generation from the turbulence is only investigated as a preliminary study. Stochastic noise source synthesis method is adopted for the analysis of turbulence-induced, i.e. quadrupole noise by throttle at quick opening state. The method consists of three procedures. The first step corresponds to the preliminary time-averaged Navier-Stokes computation with a $k-\varepsilon$ turbulence model providing mean flow field characteristics. The second step is the synthesis of time-dependent turbulent velocity field associated with quadrupole noise sources. The final step is devoted to the determination of acoustic source terms associated with turbulent velocity. For the first step, we used market available analysis tools such as STAR-CD, the trade names of fluid analysis tools available on the market. The steady state flows at three open angle of throttle valve, i.e. 20, 35 and 60 degree, are numerically analyzed. Then, time-dependent turbulent velocity fields are produced by using the stochastic model and the flow analysis results. Using this turbulent velocity field, the turbulence-originated noise sources, i.e. the self-noise and shear-noise sources are synthesized. Based on these numerical results, it is found that the origin of the turbulent flow and noise might be attributed to the process of formulation and the interaction of two vortex lines formed in the downstream of the throttle valve. These vortex lines are produced by the non-uniform splits between the throttle valve and inner cylinder surface. Based on the analysis, we present the low-noise design of the inner geometry of throttle body.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제6권4호
• /
• pp.165-170
• /
• 2003

최근 전기비저항탐사는 산악과 같은 지형의 기복이 심한 지역에서도 널리 수행되고 있다. 그러나 이러한 지형의 기복은 전기비저항 탐사자료의 왜곡을 유발하며, 잘못된 해석의 원인이 될 수도 있다. 본 논문에서는 전기비저항탐사에서의 지형효과를 유한요소법에 의한 수치모델링과 축소모형의 두 종류의 모형실험을 통하여 분석하였다. 한편 축소모형실험을 연못에서 수행함으로써, 실내 수조 모형실험에서 문제가 될 수 있는 가장자리 효과를 피할 수 있었다. 다양한 경사를 갖는 능선과 계곡 지형 모형에 대하여 모형실험을 수행하였으며, 두 종류의 실험결과가 실험한 모든 지형모형에 대하여 서로 잘 부합됨을 확인하였다. 분석결과, 계곡모델은 계곡의 중심부에 낮은 겉보기비저항대가 분포하고 그 좌우에 높은 겉보기비저항대가 나타나는 양상을 보이며, 능선모델은 그 반대의 양상을 보인다. 또한 능선 및 계곡 모두 그 경사가 심할 경우에는 음의 겉보기비저항을 나타낼 수도 있음을 확인하였다. 따라서 전기비저항 탐사 자료의 해석시 지형효과를 꼭 고려해야 할 것으로 판단된다.

• 대한조선학회지
• /
• 제6권1호
• /
• pp.25-34
• /
• 1969

From viewpoints of over-all ship economy the straight framed V-bottom hull forms with chines are considered to be attractive even for usual commercial vessels, because increments of resistance over that of round hull forms, if any, can be well compensated with reduction in construction cost.[1] To investigate the influences of both prismatic coefficient and chine elevation on resistance performance, three models of straight-framed V-bottom hull forms which are similar to Prof. C. Ridgely-Nevitt's W-18, W-8, and W-20[2],[3] in size and hull form coefficients were tested at the SNU Ship Model Towing Tank for resistance measurements. They are of Cp=0.60, 0.65 and 0.70 and of ${\Delta}/(0.01L)^3=300$. Influence of variation of chine elevation on resistance performance were observed with the test results obtained at normal condition, and at the trimed by the stern by 2% and 4% of $L_{bp}$ at normal condition under same displacement. The hull form characteristics are shown in Table 1, and in Fig. 1, 2, 3, 4 and 5. The test results are shown in Fig 8, 9 and 10 in the form of Cr vs. $V/\sqrt{L}$ curves taking Cp as a parameter for normal condition, trim by the stern in 2% and 4% $L_{bp}$ at normal condition , respectively. Cr vs. $V/\sqrt{L}$ curves taking trim condition as a parameter are also shown in Fig 11, 12 and 13 for Cp=0.60 and 0.70, respectively. The best and the worst trim condition at given $V/\sqrt{L}$ in viewpoint of Cr are plotted for each Cp-value as shown in Fig 14, 15 and 16. From the above results the following conclusions are derived: (1) In general, the resistance performance of the straight-framed V-bottom hull forms are not inferior to those of round hull forms. At a certain range of $V/\sqrt{L}$ the former gives less resistance than the latter. (2) Regarding influences of Cp on Cr, it is observed that, at $V/\sqrt{L}$ less than about 0.925, the greater Cp-value gives the more increment of Cr, and that, at $V/\sqrt{L}$ greater than about 0.925 the smaller Cp-value gives the more increment of Cr. It is also noteworthy that the model of Cp=0.70 has remarkable hump on Cr vs. $V/\sqrt{L}$ curve between $V/\sqrt{L}=0.80$ and 0.90. (3) For higher speed within the test range, the chine elevation having the steeper slope around bow and the easier slope around amidship and stern, refered to watering, give the better results in resistance performance. (4) Assuming the chine elevations adopted for the tested models were not of the best, we would expect further improvement of resistance performance for such form. Hence, a systematic study on chine elevation is very disirable to prepare design data of general purpose for the such hull forms.

• 한국추진공학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.1-11
• /
• 2021

포고 현상은 액체추진 로켓에서 발생하는 축방향의 동적 불안정 진동이다. 동체의 고유진동수와 추진제 공급계의 주파수가 가까와 지면 전체 시스템이 불안정 현상을 보인다. 포고 현상을 예측하기 위해 1단의 추진제 (산화제 및 연료) 탱크는 쉘 요소로, 나머지 구성 요소인 엔진 및 상단은 mass-spring으로 모델링하여 구조해석을 수행하였다. 추진제 공급계의 압력 및 유량 섭동예측에는 transmission line model이 사용되었다. 본 논문에서는 이와 같이 수행된 구조 및 유체 모델링을 통합하여 폐루프 전달함수를 구성하였다. 포고 억제기는 수동적인 방법으로 압력 섭동을 흡수하는 분 기관 및 accumulator로 구성되며 추진제 공급계 중간에 위치한다. 발사체의 비행과정 동안 포고현상을 억제하는 설계 최적화를 위한 설계변수로는 분기관 및 accumulator의 직경 및 길이로 설정하였다. 목적함수로는 포고 억제기의 질량, 그리고 추진제 질량에 따른 폐루프 전달함수의 에너지 최소화로 설정하여 다목적함수 최적화를 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권5B호
• /
• pp.575-589
• /
• 2008

본 연구는 지진해일단파(tsunami bore) 혹은 조석단파(tidal bore)와 같은 단파의 동수역학적인 거동특성을 검토할 목적으로, 댐파괴류에서 단파의 형성과 동일한 방법, 즉 수조의 한쪽 끝단에 있는 고수위의 저수조(貯水槽) 게이트를 순간적으로 제거하는 방법으로 단파를 발생시킨다. 이러한 단파의 형성과 전파에 관한 수치시뮬레이션에 이상유(二相流)모델에 기초한 Navier-Stokes식을 적용하며, 이 때 비압축성 및 비혼합성의 액체와 기체흐름을 각각 고려한다. 기체와 액체의 접면을 VOF법으로 추적하고, Navier-Stokes방정식을 수치적으로 풀기 위하여 MCIP법을 적용한다. 1차원인 CIP법을 분할스텝기법을 사용하여 고차원으로 확장한 MCIP법은 수치확산이 매우 작고, 또한 안정된 스킴으로 알려져 있다. 게다가, 난류를 시뮬레이션하기 위하여 그의 유용성이 잘 알려져 있는 LES모델을 사용한다. 단파의 형성과 전파에 관한 수치해석결과를 검증하기 위하여 수리실험을 수행하였으며, 시간경과에 따른 수위변동과 평균유속변동에 대한 수치해석결과 및 실험결과를 비교하여 매우 양호한 상호대응관계를 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제30권4호
• /
• pp.365-372
• /
• 2024

대한민국의 해양레저산업은 세일링을 비롯한 다양한 형태의 수상레저 활동이 증가하는 추세에 따라 세계적으로 신흥시장으로 주목받고 있어 세일링 요트에 대한 수요가 높아질 것으로 추정된다. 이에 따라 2022년 현재 우리나라 요트 문화의 부흥과 보급을 위해 해양수산부의 지원을 받아 28피트 세일 요트의 설계 및 개발이 착수되었다. 개발 초기 단계에서의 성능을 확인하고 이를 통해 설계 인자를 결정하기 위하여 속도 예측 프로그램 VPP(Velocity Prediction Program) 분석이 수행되었다. 본 연구에서 사용된 소프트웨어는 University of Southampton의 Wolfson Unit사(社)의 WinDesign으로, 속도 예측에 적용된 유체역학적 데이터 모델은 Wolfson Unit사(社) 자체적인 조선공학 및 요트연구 분야에서 수십 년간의 예인 수조 시험 데이터를 회귀 분석한 방법으로 대부분의 현대식 요트에 대해 신뢰할 수 있는 추정치를 제공하는 것으로 여겨진다. 하지만 예인 수조 시험이나 CFD 수치해석 등을 통한 실험 결과적인 유체역학적 정보가 없기 때문에 소프트웨어에서 제공하는 유체역학적 데이터 회귀 모델의 저항 값은 다소 차이가 있을 것으로 예상된다. 또한, 아직 미완료된 무게 중심 추정에 의한 VCG 값은 속도 예측의 입력 변수 중 하나로, 성능 결과에 어느 정도 영향을 미칠 수 있을 것으로 예상된다. 개발 세일 요트에 대한 최적화된 보트 속도는 풍속 4, 8, 12, 16 및 20노트의 집세일 조합(최대 120° TWA) 및 스피네커 세일 조합(80° TWA부터) 모두에서 확인되었으며, VPP를 활용하여 얻어진 최적화된 속도는 국제적으로 유사한 등급의 요트와 견줄수 있는 수준으로 확인되었다.