• 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.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2004년도 추계학술발표대회논문집 제23권 2호
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• pp.443-446
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• 2004

추진기에 의한 소음은 선형 특성에 의한 반류 분포, 추진기 재질 및 유체 연동 등 다양한 주변 인자들에 의해 발생하여, 민수용 선박의 경우는 과도한 추진기 수중 방사 소음으로 해양 생태계 교란 및 선박 거주구역 내 과대 소음 형성의 주 요인이 된다. 더구나, 군사용 함정의 경우에는 추진기 유기 소음은 수중 방사소음의 형태로 전파되어 함정/무기 자체에 탑재된 음향센서의 기능을 저하시키는 영향을 줄 뿐 아니라, 원거리까지 전파되는 수중소음으로 인해 치명적인 자기 노출이 되어 적 함정에 의한 피탐 거리 증대라는 전술적 취약점을 초래하는 중요한 요소이다. 본 발표는 삼성 공동수조(SCAT)에서 이루어지는 추진기 유기 소음 측정에 대한 기술적 사항과 모형선-추진기 수조 시험을 통해 구해진 추진기 유기음향과 이론 및 경험식을 토대로 계산된 추진기 소음의 정량/정성적 비교를 통해, 추진기 설계 단계에서 소음수준 예측 도구로의 활용 가능성을 제시하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.50-60
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• 2014

초공동현상을 이용한 고속 수중 운동체와 함께 이를 가능하게 하는 기술로써 해수흡입 램젯 추진에 대한 연구가 여러 나라에서 진행되고 있다. 본 연구에서는 해수 흡입 램젯 엔진을 추진기관으로 하는 수중 운동체의 개념 설계를 진행하였다. 가동 환경을 확인하여 임무 작동 조건을 설정하였으며, 해당 조건 내에서 초공동현상 이론과 유체역학적 지식을 통해 운동체에 작용하는 항력을 예측하였다. 이로부터 필요 추력을 산출하여 추진기관의 대략적인 사이징과 부분별 성능해석을 수행하였으며, 설계한 추진기관의 추력 및 비추력 성능을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권8호
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• pp.653-662
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• 2007

Due to the difficulty raised from the coupling of cavitation modeling with turbulent flow, numerical simulation for two phase flow remains one of the challenging issues in the society. This research focuses on the development of numerical code to deal with incompressible two phase flow around 2D hydrofoil by combing the cavitation model suggested by Kunz et al. with $k-{\varepsilon}$ turbulent model. The simulation results are compared to experimental data to verify the validity of the developed code. Also, the comparison of the calculation results is made with LES results to evaluate the capability of $k-{\varepsilon}$ turbulence model. The calculation results show very good agreement with experimental observations even though this code can not grasp the small scaled bubbles in the calculation wheres LES can hold the real physics. This code will be extended to 3D compressible two phase flow for the study on the fluid dynamics in the inducers and impellers.

• 한국해양공학회지
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• 제32권3호
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• pp.208-212
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• 2018

In this paper, we focus on planing avoidance control for a supercavitating underwater vehicle based on the potential function method. The planing margin can be calculated using the relative position between the cavity center and vehicle center at the end of the vehicle. The planing margin was transformed into a limit variable such as the pitch angle and yaw angle limit. To prevent the vehicle attitude from exceeding the limit variable, a potential function based planing envelope protection method was proposed. The planing envelope protection system overrides commands from the tracking controller, and the vehicle attitude converges to a desired angle, in which the potential function is minimized. Numerical simulations were performed to analyze the physical feasibility and performance of the proposed method. The results showed that the proposed methods eliminated the planing, allowing the vehicle to follow tracking commands.

• 대한조선학회논문집
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• 제53권1호
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• pp.54-61
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• 2016

This paper defines the design constraint in consideration of the dynamic characteristics and stability in the longitudinal direction of a supercavitating vehicle. Available range of the design variables is calculated by numerical simulation and the cavity modeling of vehicle dynamics is performed first. Configuration parameters of the supercavitating vehicle to determine the vehicle dynamics and characteristics of the cavity are defined as design variables. Design constraints are supercavitation, trim velocity, stability and vehicle dynamics in transition phase. Numerical results show that in accordance with the change of the design variables, the proposed design constraints reflect the physical characteristics of the supercavitating vehicle. This research finds the design region where the constraints of supercavity and the trim velocity are satisfied, and the stability analysis refines the design results by excluding the region where the stability is not guaranteed. The stability analysis is particularly important for a vehicle with the short fin span.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.469-471
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• 2010

초공동 수중 운동체의 구조물은 수중 운동 시에 유동 마찰에 의해 생성되는 높은 축 방향 하중과 추력의 조합에 의해 좌굴 현상이 발생하게 되며, 이는 구조물의 손상과 연결된다. 따라서 운용하고자 하는 수동 운동체의 속도 범위에서 이러한 좌굴이 발생되지 않도록 구조 설계가 요구되며, 이는 유한요소 해석을 이용한 정적 및 동적 좌굴 해석으로 좌굴 예측이 가능하다. 본 연구에서는 이러한 좌굴 해석을 위한 기초적인 소개와 유한요소 좌굴 해석에 필요한 고유치 해법을 소개하고, 좌굴 해석에 앞서 고유치 해법을 통한 고유 진동수 및 모드 형상을 DIAMOND/IPSAP 프로그램을 통해 예측하여 보았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.482-489
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• 2018

Most of the numerical and experimental studies on supercavitating flows are focused on the cavitator only. However, the partial cavity growing into the supercavity is affected by the shape of the body placed behind the cavitator. In this paper, we develope a numerical method which is based on the boundary element method to predict supercavitating flow around three-dimensional axisymmetric bodies. We estimate the influence of the body shape on the supercavity growth. Here, we consider various parameters of the body such as cavitator shape, shoulder length and body diameter, and compare the results with the case of the cavitator only. In summary, it is found that the body may impede the cavity growth, the shoulder mainly affects the cavity length, and the supercavity occurring in the cone type cavitator is strongly influenced rather than that of the disk type cavitator.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제24권2호
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• pp.237-244
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• 2021

In recent years, the maturity of the technology for a high speed underwater vehicle using supercavitation increase, it is entering the stage of applied research for practical use. In this study, hydrodynamic performance of the supercavitating object was evaluated by using a Viscous-Potential based Boundary Element Method(VP-BEM). 27 models with different shape parameters such as body diameter, length and fore-body shape were considered. The process of the supercavity development of each model was simulated, and drag generated according to operating conditions such as changes in water depth was analyzed.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.757-764
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• 2019

수중에서 빠른 속도로 운동하는 물체 주변에서 감압이 발생하며, 이로 인해 공동 핵이 팽창함으로써 캐비테이션이 발생한다. 캐비테이션이 발생하게 되면 소음 및 진동이 증가하며, 추진기의 경우 추진 성능이 저해되는 악영향을 초래하기 때문에 이에 대한 예측이 필요하다. 본 연구에서는, 캐비테이션 발생으로 인한 공동소음의 해석절차를 정립하고, 타원형 날개에 적용하였다. 먼저 전산유체역학해석을 수행하여, 날개 형상 주위 유동장 정보를 도출하였다. 공동 핵 밀도 함수를 활용하여, 핵의 초기 반경 별로 개수를 계산하였고 이들을 압력 강하가 큰 날개 끝 전류에 랜덤하게 배치하였다. 이후 공동소음 해석을 위해 각각의 핵에 대하여 Lagrangian 관점에서 버블 다이나믹스를 활용하였고, 계산된 공동의 거동으로부터 소음해석을 수행하였다. 공동소음은 광대역 소음의 특성을 가지는 것을 확인하였으며, 최종적으로 선박해양플랜트연구소(KRISO)의 대형캐비테이션터널(LCT)에서 수행된 실험 계측결과와의 비교를 통해 검증을 수행하였다.