• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.181-184
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• 2002

CFD calculations are carried out to investigate the turbulent flow characteristics inside the duct of marine waterjet propulsors. The Reynolds-averaged Wavier-Stokes equations are solved using a finite-volume method. Standard $k-{\varepsilon}$ model and realizable $k-{\varepsilon}$ model are evaluated with an existing experimental data. Multi-block grid topology is adopted to describe the details of complex duct geometry. The present numerical methods are applied to the preliminary duct design of new waterjet propulsor system. Four different influx conditions are simulated to find out pressure and velocity distribution inside the intake duct. Attention is also paid upon the possible flow separation inside the waterjet duct. It is found that CFD tools can be used for the initial evaluation of inflow condition into the impeller of waterjet propulsor system.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권5호
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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.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.31-41
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• 1997

본 논문에서는 물분사추진기의 성능해석을 위하여 포텐셜을 기저로 한 패널법을 정립하였다. 문제를 수치적으로 표현하기 위하여 임펠러와 고정날개의 날개표면, 그리고 허브와 덕트표변에 법선 다이폴과 쏘오스를 분포하였으며 임펠러와 고정날개에서 방출되는 후연반류면에는 법선다이폴을 분포하였다. 경계면 닫힘조건을 만족하기 위하여 덕트의 입구면과 출구면에는 다이폴과 쏘오스를 분포하였으며, 운동학적 경계조건을 만족하기 위하여 경계면에서의 법선방향의 속도가 영이라는 비침투 조건을 사용하였다. 입구면에서의 전유량이 주어지면 연속방정식을 만족하도록 출구면에서의 쏘오스의 세기가 결정된다. 물체표면을 사각형외 패널로 이산화 하였으며, 적분방정식에 경계조건을 적용함으로써 주어진 형상에 대하여 유일한 해를 구할 수 있다. 체계적인 수치시험을 통하여 본 연구에서 개발한 수치해석방법이 안정적임을 확인하였고 프로그램의 검증을 위하여 물분사 추진기와 유사한 축류송풍기의 형상에 대하여 수치검증을 하였다. 또한, 실제적인 적용을 위하여 선박해양공학센터(KRISO)에서 실험한 물분사추진장치의 실험결과와 비교, 도시 하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권3호
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• pp.290-298
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• 2005

A study of design and analysis for the POD type waterjet is conducted. The analysis and design of waterjet system are more difficult than that of conventional propulsor because waterjet is complicatedly composed of many parts which are impeller, stator, inlet, nozzle, etc. The streamline method is traditionally used in the design of pump whose characteristics are similar to those of waterjet. This streamline method, however, has some limitation in analysis of a viscous flow as well as the interaction of inlet part of hull. In the present study, the developed CFD program is applied to the analysis of POD type waterjet. The developed program is first validated by comparing the existed experimental results. The designed waterjet system is also analyzed by the developed CFD program and analyzed results show that the performance of the present POD type waterjet is above the requirement.

• 대한조선학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.8-14
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• 2004

The numerical analysis of a waterjet propulsion system was performed to provide detail understanding of complicated flow phenomena including interactions of intake duct, rotor, stator, and contracted discharge nozzle. The incompressible RANS equations were solved on moving multiblocked grid system. To handle interface boundary between rotor and stator, the sliding multiblock method was applied. The numerical results were compared with experiments and good agreement was obtained. The complicated viscous flow features of the waterjet, such as secondary flow inside the intake duct, the recovery of axial flow by the role of the stator, and tip and hub vortex, etc. were well analyzed by the present simulation. The performance of thrust and torque was also predicted.

• 대한조선학회논문집
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• 제41권5호
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• pp.14-20
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• 2004

The aim of this paper is to analyze the steady performance of POD-type waterjet system by panel method. A surface panel method is applied to the present analysis. To analyze the compound propulsor. analysis program has been developed based on a perturbation potential method. The developed code has been validated by comparing the experimental data of shrouded propeller. The validated code has been applied to the POD-type waterjet system which can be used for the propulsion of amphibious vehicle. The computed results have been compared with experimental results. which shows a good agreement between them.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.41-49
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• 1999

초고속선의 추진기로 새로이 주목받고 있는 공기유입 물제트 추진기에 대한 타당성을 검토하였다. 본 추진기는 벤틸레이션 상태에서 작동되므로 완전캐비테이션 단면을 사용하여 로터를 설계하였다. 즉 쐐기형(wedge type) 단면과 캐비테이터형(cavitator type) 단면을 갖는 로터 2종류를 설계 제작하여 모형시험을 수행하였다. 로터는 일반적으로 덕트-프로펠러에서 채택하고 있는 Kaplan형 프로펠러 형상을 선택하였다. 캐비테이션 터널 시험부를 개조하여 공기유입 물제트 추진기의 단독특성시험을 수행하였으며, 레이져 유속계를 이용하여 노즐 내부 속도를 엄밀하게 계측하였다. 단독특성 시험은 개조된 캐비테이션 터널의 시험부에서 수행되었으며 완전침수(fully-submerged)상태와 자유분출(free-jet)상태에서 수행되었다. 자유분출상태에서는 후류공기가 유입되어 벤틸레이션 현상이 발생하였으며, 특히 캐비테이터형 단면을 갖는 KP447 로터의 경우 낮은 전진계수에서 작동시킬 경우 완전캐비테이션이 발생하여 성능특성이 크게 변화하였다. 날개 압력면의 뒷날 부근에 높이가 다른 띠를 각각 부착시켜 양력 증가장치로 사용하였으며 이에 의한 추력과 토오크 변화를 계측하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.65-76
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• 1996

현재 다양한 형태의 선박에서 채용되고 있는 프로펠러에 의한 추진 방법은 선박의 속력이 고속이 되면 프로펠러 날개 상에 발생하는 캐비테이션을 피할 수 없기 때문에 이로 인하여 프로펠러의 효율이 저하 되거나 날개 자체에 손상이 발생하게 된다. 이러한 현상을 예방하고자 고속으로 항해하는 선박에서는 초월공동 프로펠러나 워터제트 등이 많이 사용되고 있다. 본고에서는 현대선박해양연구소에서 초고속선 개발의 일환으로 추진되고 있는 워터제트 추진 모형시험에 대하여 간략하게 논하고자 한다. 대상 모형선박은 길이가 5.3cm인 쌍동선으로서 내부에 워터제트를 설치하였다. 모형시험시 흔히 발생할 수 있는 오차를 최소화 하기 위하여 하나의 모터에 2개의 축을 연결하여 워터제트 내부의 임펠라를 구동하는 방식을 채용하였으며 워터제트 출구에서의 압력을 계측하여 유량으로 환산한 후 발생하는 추력을 계산하였다. 압력은 출구 주위에 pressure tab을 설치한 후 이를 비닐튜브를 사용하여 압력센서에 연결하여 계측하였다.