• 대한조선학회논문집
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• 제58권6호
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• pp.391-399
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• 2021

In order to investigate force and cavitation characteristics for the flat & twisted rudders in the Large Cavitation Tunnel (LCT), the rudder dynamometer was designed and manufactured. The measuring capacities of lift, drag and moment are ±1000 N, ±2000 N, and ±150 N-m, respectively. The present dynamometer uses the actuator with a harmonic drive to control the rudder angle without backlash. As the target ship is a military ship with twin shaft, each dynamometer was installed above the port & starboard rudders. After the installation of the model ship with all appendages, the model test composed of rudder force measurement and cavitation observation was conducted for the existing flat rudder & the designed twisted rudder. While the flat rudder showed the big difference of lift & moment between port & starboard, the twisted rudder presented a similar trend. The cavitation of the twisted rudder showed better characteristics than that of the flat rudder. Another set of model tests were conducted to investigate rudder performance by the change of the design propeller. There was little difference in rudder performance for the design propellers with slight geometric change. Through the model test, the characteristics of the flat & twisted rudders were grasped. On the basis of the present study, it is thought that the rudder with better performance would be developed.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권7호
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• pp.930-938
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• 2018

잠수함에서 발생하는 수중방사소음은 적함의 소나에 의해 피탐될 확률과 직결되며, 잠수함 저소음화 방안은 생존성 향상을 위해 필수적이다. 최신 잠수함의 경우 기계류 소음저감 및 고속/대형화가 진행됨에 따라 선체 주위에 발생하는 유동소음에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 자유수면의 효과를 고려하여 잠수함 형상 주위에 발생하는 유동소음 수준을 예측할 수 있는 소음해석기법을 개발하였다. 잠수함이 자유수면 근처 운항시에 잠수함 주위 유동장의 교란에 의해 발생하는 난류유동소음과 쇄파버블에 의한 소음이 발생한다. 먼저 잠수함 주위 유동장 해석을 위해, VOF법 기반의 비압축성 이상유동(two-phase flow)해석을 수행하여 잠수함 주위 자유수면 형상과 유동장 정보를 도출하였다. 이후 난류유동소음해석을 위해 음향상사기법인 Permeable FW-H를 적용하였고, 쇄파버블 소음해석을 위해 유동해석에서 도출된 난류운동에너지 분포결과를 기반으로 쇄파버블 소음모델을 적용하였다. 최종적으로 개발된 유동소음 해석기법은 선박해양플랜트연구소(KRISO)의 대형캐비테이션터널(LCT)에서 수행된 잠수함 모형 유동소음계측 실험결과와 비교를 통해 검증을 수행하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.47-52
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• 1999

캐비테이션 터널에서 캐비티가 발생한 프로펠러에 의하여 평판에 작용하는 변동압력이 계측정도를 향상시키고, 프로펠러 회전수 영향을 최소화 하였다. Sydney Express선의 프로펠러 변동압력에 대한 타기관의 계측치 특성과 비교한 결과 당 연구소 계측치는 매우 안정적 경향을 보였다. 그리고 모형선과 실선의 변동압력 계측치 및 평판에 작용하는 변동압력 계측치의 크기와 경향을 비교한다. 평판의 변동압력 계측치로부터 실선 변동압력을 추정코자 양력면 이론에 의한 수치계산에 의해 도출된 강체경계율을 적용하여 타당성을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제53권4호
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• pp.300-306
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• 2016

The gas ventilated by supercavitation splits into smaller bubbles and follows the water passage of the cavitation tunnel. The bubbles quickly return to the test section by rather high speed flow, and interrupt the observation of the supercavitation. To secure clear observation in the test section, the bubble collecting section(settling chamber) of large volume is prepared to collect bubbles in the water passage ahead of the test section. The bubble collecting section should provide enough buoyancy effect to the bubbles for proper bubble collecting. However, rather high-speed oncoming flow produces non-uniform velocity distribution and deteriorates buoyancy effect in the bubble collecting section. In the present study, the bubble collecting space and three porous plates are designed and analyzed through numerical methods, and the bubble collecting function is experimentally validated by 1/10-scaled model in terms of the formation of uniformly low velocity distribution in the bubble collecting section.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권6호
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• pp.541-549
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• 2019

In the present study, we investigated planing forces of supercavitated bodies by using the supercavitation shape produced by the disk type cavitator. The cavity shapes are observed to find the immersion draft and planing angle when the stern of the supercavitated body is partially immersed in the water. To make the planing the angle-of-attack (AOA) of the supercavitated body is varied statically against the main flow and the planing tests are carried out for different body shapes that are changed systematically. The drag, lift and pitch moment acting on the body are measured to understand the relation between the planing force and the immersion draft of the supercavitated body. It is found that the planing force increased in general linearly with the immersion draft ratio and the planing angle is certainly not proportional to the immersion draft ratio.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.255-267
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• 2022

본 논문에서는 오리피스형 공기분사기에서 생성된 기포소음 특성을 고찰하였다. 전반적인 기포소음 특성을 파악하기 위해 Strasberg와 Blake가 각각 제안한 기포소음 스펙트럼을 살펴보았고, 기포소음 계측을 위해 선박해양플랜트연구소의 대형캐비테이션터널에서 공기분사 실험을 수행하였다. 본 실험은 5종의 공기분사기를 이용하여 정지 유체 조건과 유동 조건에서 수행되었다. 계측결과로부터 실험 조건에 따른 기포소음 스펙트럼 특성을 관찰하였고, 회귀분석을 통해 기포소음에 대한 인자별 영향을 분석하였다. 끝으로 회귀분석 결과를 기반으로 기포소음 추정식을 제안하였고 제안된 추정식은 계측결과와 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.268-277
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• 2022

본 논문에서는 KVLCC2 선체 축소모형에 설치된 추진시스템의 세부 구성품별 유동 소음원을 분석하였으며, 각각의 소음원이 수중방사소음에 미치는 영향에 대해 정량적으로 분석하였다. 수치 해석 영역은 실험 결과와의 비교를 위하여 선박해양플랜트연구소 대형 캐비테이션 터널의 시험부와 동일하게 설정하였다. 먼저 유동장내 소음원을 정확하게 모사하기 위하여 고정밀 해석기법인 비압축성 다상 Delayed Detached Eddy Simulation 방법을 적용하였고, 유동해석 결과를 기반으로 Ffowcs Williams and Hawkings 적분방정식을 사용하여 수중방사소음을 예측하였으며, 터널 실험결과와의 비교를 통해 해석절차의 유효성을 확인하였다. 추진시스템의 유동 소음원별 영향을 정량적으로 비교하기 위하여 추진기 날개 끝-와류 공동, 날개 표면 그리고 방향타 표면을 소음원 영역으로 선정하였으며, 음압과 파워 스펙트럼 밀도, 음향 파워를 비교하였다. 공동에 의한 홀극 소음원의 기여도가 추진기 날개 및 방향타에 의한 쌍극 소음원에 비해 수중방사소음에 크게 기여하였으며, 추진기 후류의 영향으로 방향타에 의한 기여도가 추진기 보다 더 크게 발생함을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제52권3호
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• pp.236-247
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• 2015

In this paper, the experimental equipments for ventilated supercavitation in cavitation tunnel is constructed and the basic data of ventilated supercavitation regard to the entrainment coefficient and Froude number is fulfilled. The experiments are conducted for the disk cavitator with injecting air and the pressure inside cavity and the shape of cavity are measured. As the entrainment coefficient increases while the Froude number is kept constant, the ventilated cavitation number decreases to a minimum value which decreases no more even with increasing the air entrainment. The minimum value of ventilated cavitation number, caused by the blockage effect, decreases according to increasing the diameter ratio of test section to cavitator. The cavity length is rapidly enlarged near the minimum cavitation number. In low Froude numbers, the cavity tail is floating up due to buoyancy and the air inside the cavity is evacuated from its rear end with twin-vortex hollow tubes. However, in high Froude numbers, the buoyancy effect is almost negligible and there is no more twin-vortex tubes so that the cavity shape becomes close to axisymmetric. In order to measure the cavity length and width, the two methods, which are to be based on the cavity shapes and the maximum width of cavity, are applied. As the entrainment coefficient increases after the ventilated cavitation number gets down to the minimum cavitation number, the cavity length still increases gradually. These phenomenon can be confirmed by the measurement using the method based on the cavity shapes. On the other hand, when the method based on the maximum width of cavity is used, the length and width of the cavity agree well with a semi-empirical formular of natural cavity. So the method based on the maximum width of cavity can be a valid method for cavitator design.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권2호
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• pp.168-174
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• 2019

In order to investigate Propeller Open Water (POW) characteristics for the high-speed propeller in Large Cavitation Tunnel (LCT), the high-capacity inclined-shaft dynamometer was designed and manufactured. Its measuring capacities of thrust and torque are ${\pm}2200N$ and ${\pm}120N-m$, respectively. The driving motor is directly connected to the propeller shaft. Inclined angle of the propeller shaft can be adjusted up to ${\pm}10^{\circ}$. As the pressure inside LCT can be adjusted in the range of 0.1~3.0bar, we can carry out the POW test at high Reynolds number (above $1.0{\times}10^6$) without propeller cavitation and the cavitation test in uniform flow. After the new dynamometer setup in LCT, the Reynolds number variation test and propeller open-water test were conducted at the inclined angle of $0^{\circ}$ and $6^{\circ}$. The present POW results of the new dynamometer are compared with those of the existing high-capacity dynamometer in LCT and of the dynamometer in the towing-tank. Through systematic model tests and comparison with their results, the performance of the new inclined-shaft dynamometer was verified. It is thought the POW test for the high-speed propeller should be better conducted at high Reynolds number.

• 한국음향학회지
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• 제40권4호
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• pp.261-269
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• 2021

공동 유동과 이로 인한 소음에 관한 대부분의 기존 연구들은 효율성이라는 장점 때문에 비압축성 가정의 검증 없이 비압축성 Reynolds averaged Navier-Stokes 방정식에 기반한 수치 해석 방법을 사용하고 있다. 하지만 지금까지 비압축성 가정이 공동 유동과 소음의 예측에 미치는 영향에 대한 연구가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 날개 끝 와류공동 유동과 소음에 대한 유체의 압축성 영향을 고찰하기 위하여 날개 끝 와류 공동을 대상으로 비압축성 기반의 해석과 압축성 기반의 해석을 모두 수행하고, Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 음향상사법을 적용하여 공동 소음을 예측하고 비교하였다. 상류 방향의 유동 영향을 고려하기 위하여, 스큐각이 17°인 수중 추진기를 장착한 DARPA Suboff 잠수함 몸체를 고려하였다. 해석 영역은 실험결과와의 비교를 위하여 선박해양플랜트연구소에서 보유하고 있는 대형 캐비테이션 터널의 시험부와 동일하게 설정하였다. 날개 끝 와류 공동을 정확하게 예측하기 위하여 고정확도의 비정상 상태 지연박리와류모사 해석방법을 적응형 격자 기법과 연계하여 사용하였다. 압축성 유동 해석기법을 이용하여 예측한 음향 스펙트럼이 실험결과와 더 일치하는 결과를 확인하였다.