• 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.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2004년도 추계학술발표대회논문집 제23권 2호
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• pp.447-450
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• 2004

선박에서 발생하는 소음 가운데 수중 추진기 소음은 가장 우세한 소음이다. 추진기 소음은 소나에 의해 적을 탐지하는 군용 선박에 경우 생존과 직결된 문제가 되며 쾌적함과 정숙성을 요구하는 여객선의 경우에서도 중요한 문제로 대두되고 있다. 이러한 중요성과 필요성에 따라, 본 연구에서는 수중 추진기의 비공동 및 공동 소음을 수치적으로 해석하였다. 수중 추진기 소음 해석을 위해 유동 해석이 선행되어야 하며 이는 포텐셜을 기반으로 한 패널법을 이용하여 해석한다. 소음 해석은 시간 영역 음향상사법을 이용하였으며, 공동 소음은 홀극 음원으로 모사하여 해석하였다. 또한 향후 수중 추진기의 날개 끝 볼텍스 캐비테이션 해석을 위한 기초연구로서 Eulerian-Lagrangian 접근법을 이용하여 수중익에서의 날개 끝 볼텍스 캐비테이션의 거동과 소음을 예측하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.443-449
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• 2010

최근 초월공동 어뢰와 같이 극초고속으로 이동하는 수중운동체의 저항감소기법에 대한 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 수중 운동체 주위의 초월공동 동을 해석할 수 있는 수치기법을 개발하고, 다양한 형상을 가지는 축대칭 운동체에서 발생되는 초월공동을 추정하였다. 또한 충남대학교 캐비테이션터널에서 실험을 수행하여 발생되는 초월공동을 관찰하고 개발된 수치기법의 결과와 비교, 검증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제40권1호
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• pp.38-45
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• 2021

본 연구는 함정 추진기에 적용되고 있는 공기분사에 의한 수중방사소음 저감기술에 대한 연구기반을 마련하고자 캐비테이션 터널에서 단순화된 모형을 이용하여 공기분사에 의한 캐비테이션과 소음의 변화에 대하여 연구하였다. 추진기 날개와 유사한 특성을 나타내는 3차원 타원형 수중익에 공기분사 위치와 분사량을 조절할 수 있는 공기분사시스템을 제작하였으며 캐비테이션 터널 시험조건을 조절하여 수중익에 다양한 형태의 캐비테이션을 모사하고 공기분사에 따른 캐비테이션과 소음특성의 변화를 실험적으로 분석하였다. 공기분사 위치 및 분사량에 따라 캐비테이션 및 소음특성이 달라짐을 확인하였다. 이는 추진기에 공기분사 기술을 적용하기 위해서는 캐비테이션의 발생위치, 거동에 따른 공기 분사위치 및 분사량의 최적화가 필요함을 의미한다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권1호
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• pp.60-66
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• 2011

Engineering interests of submerged bodies and turbomachinery has led researchers to study various cavitation models for decades. The governing equations used for the present work are the two-phase Navier-Stokes equations with homogeneous mixture model. The solver employed on implicit dual time preconditioning algorithm in curvilinear coordinates. Three different cavitation models were applied to two axisymmetric cylinders and compared with experiments. It is concluded that the Merkle's new cavitation model has successfully accounted for cavitating flows and well captured the re-entrant jet phenomenon over the 0-caliber cylinder.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권3호
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• pp.160-166
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• 2013

Recently submerged objects moving at high speed such as a supercavitating torpedo have been studied for their practical advantage of the dramatic drag reduction. In this study, we are focusing our attention on supercavitating flows around axisymmetric cavitators; a numerical method based on inviscid flow is developed and predicted supercavities around several shapes of 2D and 3D cavitators are presented. The results are validated by comparison of existing theoretical and empirical results. In addition, characteristic features of supercavity shapes and drag forces acting on a real scale torpedo are evaluated according to practically appropriate operating conditions.

• 한국전산유체공학회지
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• 제17권1호
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• pp.78-85
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• 2012

Cavitation causes a great deal of noise, damage to components, vibrations, and a loss of efficiency in devices, such as propellers, pump impellers, nozzles, injectors, torpedoes, etc., Thus, cavitating flow simulation is of practical importance for many engineering systems. In this study, a two-phase flow solver based on the homogeneous mixture model has been developed. The flow characteristics around an axisymmetric cylinder were calculated and then validated by comparing with the experimental results in the cavitation water tunnel at the Korea Ocean Research & Development Institute. The results show that this solver is highly suitable for simulating the cavitating flows. After the code validation, the cavity length with changes of water depth, angle of attack and velocity were obtained.. Cavitation inception was also calculated for various operational conditions.

• 대한조선학회논문집
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• 제44권4호
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• pp.408-416
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• 2007

This paper summarizes an experimental study on the marine propeller BPF noise. The main objective of this study is to show the worthiness of the noise measurement at the MOERI middle size cavitation tunnel and to acquire useful propeller noise data. Background noise of MOERI(Maritime and Ocean Engineering Research Institute) cavitation tunnel is experimentally analyzed. Experiment carried out in the MOERI cavitation tunnel with wake screen or dummy body, which is simulated the wake. Propeller BPF noise is measured under various operating conditions. In order to secure the reliance of measured propeller noise dada, background noise of each operating conditions are measured and analyzed. The noise characteristics are analyzed according to the operating condition.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권7호
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• pp.634-642
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• 2011

비행조종작동기 제어용 파일럿 밸브의 내부 유동 및 응답 특성을 분석하기 위해 캐비테이션 모델과 격자 이동 기법을 사용하여 정상/비정상 유동의 수치 해석을 수행하였다. 작동 온도와 시간에 따른 밸브 내부 유동을 분석한 결과, 일정 온도 이상에서 밸브 특성이 안정되는 현상을 발견하였고 캐비테이션이 밸브 성능에 미치는 영향성을 파악하였다. 밸브 내부 압력과 응답 특성을 분석하였으며 비정상 유동이 발달하여 정상 유동 특성과 일치하는 것을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.130-131
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• 2013

캐비테이션 현상은 고 유속 환경에서 발생(inception), 성장(growth), 붕괴(collapse) 및 소멸(disappearance) 과정이 반복적으로 일어나며 그 과정에서 기포붕괴에 따른 큰 충격압력을 방지하려는 분야와 이를 능동적으로 산업분야에 적용하려는 분야로 크게 대별된다. 본 연구에서는 캐비테이션의 붕괴거동을 수중 초음파 진동자에서 미세기포를 발생시켜 PIV기법을 이용하여 유동장을 계측하였다. 초음파 진동자는 직경 16 mm이며, 진동주파수는 20 kHz, 진폭은 $5{\mu}m$, $10{\mu}m$, $30{\mu}m$ 및 $50{\mu}m$를 각각 적용하였다. 유동구조, 난류강도, 레이놀즈 응력에 대한 통계적 유동정보를 계측한 결과 충격압력의 원인으로 알려진 캐비티 붕괴로 인해 유동특성을 확인하였다.