Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.47
no.4
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pp.553-564
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2010
This paper studies on the rudder shapes for the suppression of the cavitation around a horn-type rudder. To improve the problems due to cavitation, there have been several studies. However, these some studies are recognized as incomplete ways to suppress the rudder cavitation. In this study, the section shapes to suppress the cavitation phenomena are determined by moving the location of maximum thickness for reducing the curvature variation and changing the radius of leading edge. Also, in the pintle part, the curvature radius of the inlet outlet edge of rudder plate is changed. During the design of rudder shape, two-dimensional numerical simulations are firstly performed because those offer some advantages with that cavitation phenomena becomes predictable for a short time, and then the three-dimensional numerical simulations are performed to confirm the determination. The time mean distribution of the propeller slipstream is imposed on the inlet boundary condition. As some results, this paper shows the effects reducing the range of the occurrence of cavitation, and suggests the references on the design of a horn-type rudder for the suppression of cavitation phenomena.
Development of rudder gap flow blocking device for lift augmentation and cavitation suppression is presented. In order to verify the performance of this device, cavitation visualization and surface pressure measurements were carried out in a cavitation tunnel. Numerical simulations were conducted using a computational fluid dynamics code for more rigorous verification. The new rudder system is equipped with cam devices, which effectively close the gap between the horn/pintle and movable wing parts. The experimental and computational results show that the proposed rudder system is superior to the conventional rudder systems in terms of the lift augmentation and cavitation suppression.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.3
no.4
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pp.292-300
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2010
This study strives to develop an effective strategy to inhibit cavitation inception on hydrofoils by using local cooling technique. By setting up a temperature boundary condition and cooling a small area on the upper surface of a hydrofoil, the fluid temperature around the cooling surface will be decreased and thereby the corresponding liquid saturation pressure will drop below the lowest absolute pressure within the flow field. Hence, cavitation can never occur. In this paper, a NACA0015 hydrofoil at $4^{\circ}$ angle of attack was numerically investigated to verify the effectiveness of the proposed technique. The CFD results indicate that the cooling temperature and the cooling surface roughness are the critical factors affecting the success of such technique used for cavitation suppression.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.47
no.2
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pp.122-131
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2010
The increasing size and speed of cargo ships result in high speed flow in propeller slipstream, and thereby cavitation is frequently observed on and around a rudder system. Rudder gap cavitation is the most difficult one to control and suppress among various types of the cavitation on a rudder system. In the present study, experiments of the incipient cavitation and pressure measurement were carried out for typical cargo ship rudder sections with and without the suppression devices, which were suggested by the authors. Fundamental understanding of the rudder gap cavitation inception was obtained along with its relevance to the surface pressure distribution. It is confirmed that the gap flow blocking devices effectively suppress the rudder gap cavitation and, at the same time, augment lift.
Kim, Jun-Ho;Ishzaka, Koichi;Watanabe, Satoshi;Furukawa, Akinori
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.3
no.1
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pp.50-57
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2010
The attachment of inducer in front of main impeller is a powerful method to improve cavitation performance. Cavitation surge oscillation, however, often occurs at partial flow rate and extremely low suction pressure. As the cavitation surge oscillation with low frequency of about 10 Hz occurs in a close relation between the inlet backflow cavitation and the growth of blade cavity into the throat section of blade passage, one method of installing an axi-asymmetrical plate upstream of inducer has been proposed to suppress the oscillation. The inlet flow distortion due to the axi-asymmetrical plate makes different elongations of cavities on all blades, which prevent the flow from becoming simultaneously unstable at all throat sections. In the present study, changes of the suppression effects with the axial distance between the inducer inlet and the plate and the changes with the blockage ratios of plate area to the cross-sectional area of inducer inlet are investigated for helical inducers with tip blade angles of $8^{\circ}$ and $14^{\circ}$. Then a conceivable application will be proposed to suppress the cavitation surge oscillation by installing axi-asymmetrical inlet plate.
Kim, Jun-Ho;Atono, Takashi;Ishizaka, Koichi;Watanabe, Satoshi;Furukawa, Akinori
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.3
no.2
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pp.122-128
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2010
The attachment of inducer in front of main impeller is a powerful method to improve cavitation performance; however, cavitation surge oscillation with low frequency occurs with blade cavity growing to each throat section of blade passage simultaneously. Then, one conceptual method of installing suction axi-asymmetrical plate has been proposed so as to keep every throat passage away from being unstable at once, and the effect on suppression of the oscillation were investigated. In the present study, cavitation behaviors in the inducer is observed with distributing multi-cameras circumferentially, recording simultaneously and reconstructing multi-photos on one plane field as moving a linear cascade. Observed results are utilized for discussion with other measuring results as casing wall pressure distribution. Then the suppression mechanism of oscillation by installing axi-asymmetrical inlet plate will be clarified in more details.
Journal of Fisheries and Marine Sciences Education
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v.10
no.2
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pp.226-238
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1998
With the advent of high speed and high output diesel engines, cavitation erosion-corrosion of wet cylinder liners is one of the most prevalent types of failure. The cavitation erosion-corrosion at cylinder liners in water cooled diesel engines is considered to be to the collapse of cavitation bubbles attributed to the cylinder liner vibration. To suppress cavitation damage in cylinder liner, the addition of an inhibitor would be more general method and innovations such as the improvement in the geometric design of the equipment or the selection of suitably resistant construction materials are necessary. In this study, photomicrographs from vibratory facility cavitation specimens and from an eroded liner of a field diesel engine are compared. The behavior of cavitation bubbles grown in fluid is observed under vibration conditions by taking direct photographs with high speed camera. In order to determine the contributions of pure cavitation erosion and of pure corrosion to the total cavitation damage are be studied by following an experimental programme which includes three types of test: (1)pure cavitation erosion test, (2)pure corrosion test, and (1)cavitation erosion-corrosion test. Also cavitation damage under vibratory cavitation is reduced by using flow in tap water.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.44
no.3
s.153
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pp.238-247
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2007
This paper presents the thrust loss suppression algorithm in the electric propulsion ship. The thrust loss due to cavitation can be regarded as the disturbance torque. The disturbance torque is estimated by means of the disturbance observer. Considering the estimated disturbance torque, the speed reference of the propeller is modified to suppress the thrust loss. The experimental results which performed in the cavitation tunnel with electric machine operating system and its controller will be shown to verify the proposed algorithm.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.3
no.2
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pp.137-149
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2010
The purpose of the present research is to suppress cavitation instabilities by using a circumferential groove. The circumferential groove was designed based on CFD so that the tip leakage vortex is trapped by the groove and does not interact with the next blade. Experimental results show that the groove can suppress rotating cavitation, asymmetric cavitation and cavitation surge. However, weak instabilities with higher frequency could not be suppressed by the groove. From the analysis of pressure pattern similar to that for rotor-stator interaction, it was found that the higher frequency components are caused by the interaction of backflow vortices with the inducer blades.
Cavitation is the most serious problem caused in developing high-speed turbopump, and use of an inducer is often made to avoid cavitation in main impeller. Thus, the inducer always operates under the worst condition of cavitation. If it could be possible to control and suppress cavitation in the inducer by some new device, it would also be possible to suppress cavitation occurring in all types of pumps. The purpose of our present study is to develop a new effective method of controlling and suppressing cavitation in an inducer using shallow grooves, named as "J-Groove", J-Groove is installed on the casing wall near the blade tip to use the pressure difference between high pressure region and low pressure region in the axial direction at the inlet of the inducer. The results show that proper combination of backward-swept inducer with J-Groove improves suction performance of turbopump remarkably in the range of partial flow rate as well as designed flow rate. The rotating backflow cavitation occurring in the range of low flow rate and the cavitation surge occurring in the vicinity of the best efficiency point can be almost fully suppressed by installing J-Groove.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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