The characteristics of complicated propeller wake influenced by hull wake are investigated by using a two-frame PIV (Particle Image Velocimetry) technique. As the propeller is significantly affected by the hull wake in a real marine vessel, the measurements of propeller wake under the hull wake would be certainly necessary for more reliable validation and the prediction of numerical simulation with wake modeling. Velocity field measurements have been conducted in a medium-size cavitation tunnel with a hull wake. Generally, the hull wake generated by the boundary layer of ship's hull produces the different loading distribution on the propeller blade in both upper and lower propeller planes. The difference of the propeller wake behaviors caused by the hull wake is discussed in terms of axial velocity, vorticity and turbulence kinetic energy distribution in the present study.
The complicated flow characteristics of upper propeller wake influenced by hull wake are investigated in detail in the present study. A two-frame PIV (particle image velocimetry) technique was employed to visualize the upper propeller wake region. As the upper hull wake affects strongly propeller inflow, upper propeller wake shows much unstable vortical behavior, especially in the tip vortices. Velocity field measurements were conducted in a cavitation tunnel with a simulated hull wake. Generally, the hull wake generated by the hull of a marine ship may cause different loading distributions on the propeller blade in both upper and lower propeller planes. The unstable upper propeller wake caused by the ship's hull is expressed in terms of turbulent kinetic energy (TKE) and is identified by using the proper orthogonal decomposition (POD) method to characterize the coherent flow structure in it. Instabilities appeared in the eigen functions higher than the second one, giving unsteadiness to the downstream flow characteristics. The first eigen mode would be useful to find out the tip vortex positions immersed in the unstable downstream region.
This paper presents the result of a computational study on the wake characteristics of two tanker models. i.e HSVA and DYNE hull forms. The focus of the study is on the distributions of axial. radial and tangential velocities of the two hull forms in way of the propeller, especially over the propeller disk. The effect of bilge vortices on the velocity distribution is also concerned. For the computation of stern and wake flows of the two hull forms. the incompressible Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) equations are numerically solved by the use of a second order finite difference method, which employs a four stage Runge-Kutta scheme with a residual averaging technique and the Baldwin-Lomax model. The calculated pressure distributions on the hull surface and the axial. radial and tangential velocity distributions over the propeller disk are presented for the two hull forms. Finally, the result of wake analysis for the computed wake distribution over the propeller disk is given in comparison with those for the experimental wake distribution for the both hull forms.
This paper presents the result of a computational study on the wake characteristics of two tanker models, i.e. HSVA and Mystery hull forms. The focus of the study is on the distributions of axial, radial and tangential velocities of the two hull forms in way of the propeller, especially over the propeller disk. The effect of bilge vortices on the velocity distribution is also concerned. For the computation of stern and wake flows of the two hull farms, the incompressible Reynolds-Averaged Wavier-Stokes(RANS) equations are numerically solved by the second order finite difference method, which employs a four stage Runge-Kutta scheme with a residual averaging technique and the Baldwin-Lomax model. The calculated pressure distributions on the hull surface and the axial, radial and tangential velocity distributions over the propeller disk are presented for the two hull forms. Finally, the result of wake analysis for the computed wake distribution over the propeller disk is given in comparison with those for the experimental wake distribution fur the both hull forms.
Flow characteristics of hull wake behind a container ship model were investigated experimentally with varying loading condition and Reynolds number. Large-scale bilge vortices of nearly the same strength are formed in the near-wake region. They are symmetric and counter-rotating with respect to the wake centerline for all loading conditions tested. With going downstream for both design and ballast loading conditions, the strength of the bilge vortices decreases and the wake region expands due to diffusion and viscous dissipation. Under the design loading condition, the bilge vortices start to appear at St=0.363 transverse plane above the propeller-boss. For the ballast loading condition, however, the bilge vortices start to appear at St=0.591 below the propeller-boss. They move upward as the hull wake goes downstream and Reynolds number increases. These wake characteristics, under the ballast loading condition, may weaken the propulsion and cavitation performances of the propeller, which are usually optimized for the design loading condition.
This paper presents bubble wake measurement results generated by the planing hull. The bubble was generated by SNAME TMB model(No. 4876) with hard chine at the CWC(Circulating Water Channel). ABS(Acoustic Bubble Spectrometer) was used to measure bubble wake measurement. The manufactured model is one meter in length and uniform velocity to generate the bubble at CWC is 3m/s, relatively higher speed than conventional hull form. Measurements were performed successfully and measured results show well the general characteristics of bubble wake generated by planing hull. Furthermore, experimental equations are proposed for the practical use.
The present work develops a method of evaluating thrust deduction and wake for different loads of the propeller using the concerted application of the theoretical tools and experimental techniques. It also shows the applicability of the new method to the design of optimum hull form. Firstly, the problem of hull-propeller interaction was analyzed in terms of inviscid as well as viscous components of the thrust deduction and wake. The wavemaking resistance of a hull and propeller were mathematically represented by sources on the hull surface and sink on the propeller plane, respectively. The strength of sink was determined by utilizing the radial distributions of propeller load and nominal wake. The resistance increment due to a propeller and the axial perturbation flow induced by the hull in the propeller plane were calculated. Especially, the inviscid component of the thrust deduction was calculated by subtraction the wavemaking resistance of a bare hull, the wavemaking resistance of a free-running propeller and the augmentation of propeller resistance due to hull action from the wavemaking resistance of the hull with a propeller. The viscous components of the thrust deduction and wake were estimated as functions of propeller load which were established by the propeller load varying test after deduction the calculated inviscid components. Secondly, an analysis method of powering performance was developed based on the potential theory and the propeller load varying test. The hybrid method estimates the thrust deduction, wake and propeller open-water efficiency for different propeller load. This method can be utilized in the analysis of powering performance for the propeller load variation such as the added resistance due to hull surface roughness, the added resistance due to wind, etc. Finally, the hybrid method was applied to the optimum design of hull form. A series of afterbody shapes was obtained by systematically varying the waterplane and section shapes of a parent afterbody without changing the principal dimensions, block coefficient and prismatic coefficient. From the comparison of the predicted results such as wavemaking resistance, thrust deduction, wake and delivered power, an optimum hull form was obtained. The delivered power of the optimized hull form was reduced by 5.7% which was confirmed by model tests. Also the predicted delivered power by the hybrid method shows fairly good agreement with the test result. It is therefore considered that the new analysis method of powering performance can be utilized as a practical tool for the design of optimum hull form as for the analysis of powering performance for the propeller load variation in the preliminary design stage.
A series of towing tank tests were carried out for 18 full ship models of high block coefficients. The resistance coefficients and wake distribution at the propeller plane were measured and carefully examined. Regression analysis was employed to find out the relationships with the hull form parameters. Equations for wave resistance coefficient, form factor, and nominal wake are given. A harmonic analysis of measured wake was performed to look into the influence of the local stern shape on the magnitude of fluctuating wake components at three different radii. The amplitude of wake harmonics was also expressed by regression quations. It was found that the regression formulas were very useful in estimating resistance and circumferential wake characteristics of full ship models. It was also considered that the formulas presented in this paper could be utilized in the hull form improvement in a preliminary design.
한국가시화정보학회 2004년도 Proceedings of 2004 Korea-Japan Joint Seminar on Particle Image Velocimetry
/
pp.169-175
/
2004
The characteristics of flow around a rotating propeller were investigated using PIV technique. For each of four different blade phases of $0^{\circ},\;18^{\circ},\;36^{\circ}\;and\;54^{\circ}$four hundred instantaneous velocity fields were ensemble averaged to investigate the spatial evolution of the flow around a propeller. The phase-averaged mean velocity fields show that the viscous wake formed by the boundary layers developed on the blade surfaces and the slipstream contraction in the near-wake region. The out-of-plane velocity component and strain rate had large values at the locations of the tip and trailing vortices. The boundary layer developed along the ship hull bottom surface of the ship stern provides a strong turbulent shear layer, affecting the vortex structure in the propeller near-wake. As the flow develops in the downstream direction, the trailing vortices formed behind the propeller hub move upward slightly due to the presence of the hull wake and free surface. The turbulence intensity has large values around the tip and trailing vortices. As the wake moves downstream, the strength of the vorticity diminishes and the turbulence intensity increases due to turbulent diffusion and active mixing between the tip vortices and adjacent wake flow.
In the present study, the flow fields in between the propeller and the semi-spade rudder are investigated by using PIV technique to find out the influences of both simulated hull wake and propeller wake on the incident flow to the rudder. The velocity fields are measured at the propeller rotation angle of $180^{\circ}$ and the rudder deflection angles of $0^{\circ}$. Flow fields measured at each rudder deflection angle are analyzed in terms of angle-of-attack against the rudder leading edge. The hull wake increases the angle-of-attack more than that in the uniform inflow condition, forming the angle-of-attack of about $20^{\circ}$ at 0.7R(R=propeller radius) position. The distribution of the angle-of-attack is strongly affected by the stagnation point around the leading edge and camber effect of the rudder. These effects provide asymmetric distribution of angle-of-attack with respect to the leading edge of the rudder.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.