• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.1106-1115
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• 2021

본 연구에서는 80k Bulk carrier의 저항성능 향상을 목적으로 선미부에 1개의 핀을 부착해 선미 유동을 제어하였고, 저항성능 및 반류의 변화를 분석하였다. 부착된 핀은 직사각형 단면을 가지며, 길이와 폭, 두께는 고정된 채 길이 및 흘수 방향 부착 위치와 유선에 대한 각도만 변화가 있었다. 나선 및 핀이 부착된 선체에 대한 모형 스케일에서의 CFD 해석이 수행되었고, 그 결과를 실선 확장 후 비교하였다. 핀은 프로펠러로 유입되는 빌지 볼텍스의 경로를 선미 트랜섬 쪽으로 변화시켰고, 이는 프로펠러 상부와 선미부의 압력을 증가시켰다. 이로 인해 선체의 압력저항 및 전 저항이 감소되었으며, 감소율은 핀의 부착 위치가 선미 및 선저와 가까울수록 높았다. 또한 핀은 공칭반류를 감소시켰는데 핀의 각도가 커질수록 반류의 변화가 컸고, 전 저항 저감률은 최대가 되는 특정 각도까지만 비례하였다. 대상 선박에 단일 핀을 부착했을 시의 최대 전 저항 저감률은 약 2.1 %였고, 선미로부터 수선간장의 12.5%, 선저로부터 흘수의 10 % 위치에 14°의 각도로 부착됐을 때이다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.75-82
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• 2015

Noises from the large scale marine propeller are calculated numerically on non-cavitation condition. The hydrodynamic analysis is carried out by potential based panel method with time marching free wake approach. The distribution of hydrodynamic loads on the propeller surface and noise signals are obtained using the unsteady Bernoulli's equation and the Farasssat's formula respectively. It turns out that the noise signal at the narrow band shows strong peak at the blade passage frequency, and the peak value at the 1/3 octave band also shows the same trend. Noise signals and directivity patterns for both the thickness and the loading noise are compared with each other. The directivity pattern for the loading noise shows minor lobe at the backward side of the rotating disc plane.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권2호
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• pp.89-97
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• 2020

본 연구에서는 동축반전 프로펠러 설계 파라미터 중 프로펠러 상하 간격이 동축반전 프로펠러 유동에 미치는 영향을 확인하기 위해 ANSYS Fluent 19.0 Solver를 이용하여 26 inch 단일, 동축반전 프로펠러에 대해 수치적 해석을 수행하였다. 단일 프로펠러에 대해 Moving Reference Frame (MRF) 기법을 이용하였으며 동축반전 프로펠러에 대해 방위각에 따라 변하는 유동을 분석하기 위해 Sliding Mesh 기법을 사용하였다. 위, 아래 프로펠러가 서로 반대방향으로 회전하면서 서로 가까워지는 구간에서 추력과 동력이 감소하였다. 프로펠러 상하 간격이 증가하면서 위, 아래 프로펠러의 상호 간섭이 감소하는 것을 관찰하였다. 동축반전 프로펠러 주위 유동장 변수 등고선을 확인한 결과, 프로펠러가 가까워지는 구간에서 발생하는 공력 성능의 변화는 Loading 효과와 동시에 날개 끝 와류후류의 영향으로부터 기인한다.

• Journal of Ship and Ocean Technology
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• 제10권4호
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• pp.1-11
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• 2006

The finite volume based multi-block RANS code, WAVIS developed at MOERI is applied to the numerical self-propulsion test. WAVIS uses the cell-centered finite volume method for discretization of the governing equations. The realizable $k-{\epsilon}$ turbulence model with a wall function is employed for the turbulence closure. The free surface is captured with the two-phase level set method and body forces are used to model the effects of a propeller without resolving the detail blade flow. The propeller forces are obtained using an unsteady lifting surface method based on potential flow theory. The numerical procedure followed the self-propulsion model experiment based on the 1978 ITTC performance prediction method. The self-propulsion point is obtained iteratively through balancing the propeller thrust, the ship hull resistance and towing force that is correction for Reynolds number difference between the model and full scale. The unsteady lifting surface code is also iterated until the propeller induced velocity is converged in order to obtain the propeller force. The self-propulsion characteristics such as thrust deduction, wake fraction, propeller efficiency, and hull efficiency are compared with the experimental data of the practical container ship. The present paper shows that hybrid RANS and potential flow based numerical method is promising to predict the self-propulsion parameters of practical ships as a useful tool for the hull form and propeller design.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.60-65
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• 1996

1축 1타선에 대한 조종운동 수학모델은 통상적인 경우 이미 확립되어 널리 사용되고 있다. 또한 저속이나 천수역에서의 조종운동계산에도 응용되고, 새로운 국면의 조종운동 해석에도 기존의 조종수학 모델이 근간이 되고 있다. 한편 2축 2타선과 같은 특수선형에 대해서는 Lee 등에 의한 상세한 구속모형시험 결과로 그 특성이 알려지게 되었고, 1축 1타를 기본으로 하는 기존 수학모델에 약간의 수정을 가함으로서 충분이 조종운동을 추정할 수 있음을 보였다. 본 논문에서는 2축 2타선에 대한 Propeller Effective Wake($1-w_p$)와 유효중립타각 (Effective Neutral Rudder Angle) ${\delta}_R$에 대한 추정모델을 제안하고, Hull의 유체력에 관해서도 Inoue의 추정식을 사용하여, 초기설계단계에서 선박의 주요치수, Propeller 및 타 제원만으로서 개략적인 2축 2타선의 조종운동 계산을 가능하도록 하였다. 이 추정법에 의한 조종운동 계산결과를 엄밀한 구속모형 시험 Data에 의한 계산과 비교하여, 본 논문에서 제안된 추정법의 유용성을 검증하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제53권5호
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• pp.371-379
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• 2016

In the ship design process, ship motion and propulsion performance in sea waves became very important issues. Especially, prediction of ship propulsion performance during real operation is an important challenge to ship owners for economic operation in terms of fuel consumption and route-time evaluation. Therefore, it should be considered in the early design stages of the ship. It is thought that the averaged value and fluctuation of effective inflow velocity to the propeller have a great effect on the propulsion performance in waves. However, even for the nominal velocity distribution, very few results have been presented due to some technical difficulties in experiments. In this study, flow measurements near the propeller plane using a stereo PIV system were performed. Phase-averaged flow fields on the propeller plane of a KVLCC2 model ship in waves were measured in the towing tank by using the stereo PIV system and a phase synchronizer with heave motion. The experiment was carried out at fully loaded condition with making surge, heave and pitch motions free at a forward speed corresponding to Fr=0.142 (Re=2.55×106) in various head waves and calm water condition. The phase averaged nominal velocity fields obtained from the measurements are discussed with respect to effects of wave orbital velocity and ship motion. The low velocity region is affected by pressure gradient and ship motion.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.154-159
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• 2007

프로펠러 회전면에서의 반류분포는 주로 모형시험에 의해서 규명되어 왔다. 이렇게 축적된 데이터베이스를 통해 선박의 기하학적 형상정보와 반류분포 사이의 입출력관계를 모델링할 수 있다면 선박 초기설계시 유사선종의 설계에 도움이 된다. 뉴로퍼지시스템은 예측, 분류, 진단 등의 매우 복잡한 문제를 해결하는 기법으로 다양한 공학분야에서 응용되고 있다. 본 연구에서는 이들 입출력 사이의 관계를 뉴로퍼지시스템으로 모델링하고 학습한 후 새로운 입력에 대한 출력값의 검토를 통해 그 유용성을 확인한다. 3차원 선미형상을 입력으로 하고 선체 모형시험으로 얻어진 프로펠러 회전면에서의 반류분포 값을 출력으로 사용하여 학습 및 추론을 해 보았다. 이를 통해 뉴로퍼지시스템을 초기 선박설계 단계에서 특히 선미형상을 결정할 때 유용한 것을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.15-21
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• 1999

KRISO 300K VLCC 이중모형선 주위의 유동특성을 풍동실험을 통해 연구하였다. 선체 선미 주위유동과 후류유동의 평균속도 성분, 난류강도, 레이놀즈 전단응력 및 난류 운동에너지 분포를 열선풍속계를 이용하여 측정하였다. 실험은 선미와 후류의 횡단면에서 수행하였으며, 선체 표면에서의 유동 패턴을 정성적으로 조사하기 위하여 유막법을 이용한 유동가시화도 수행하였다. 선미와 근접 후류영역은 매우 복잡한 3차원의 유동특성을 가지고 있으며, 특히 종방향 와류영역에서 고리 모양의 후류 구조를 볼 수 있었다. 그리고 중앙평행부에서의 얇은 경계층은 선미 영역을 지나며 점차 두꺼워지고 복잡한 3차원 난류후류로 발전하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권5호
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• pp.282-290
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• 2013

The effects of the combination of blade number for forward and after propeller on the propeller shaft forces of a contra-rotating propeller (CRP) system are presented in the paper. The research is performed through the numerical simulations based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations (RANS). The simulation results of the present method in open water condition are validated comparing with the experimental data as well as the other numerical simulation results based on the potential method for 4-0-4 CRP (3686+3687A) and 4-0-5 CRP (3686+3849) of DTNSRDC. Two sets of CRP are designed and simulated to study the effect of the combination of blade number in behind-hull condition. One set consists of 3-blade and 4-blade, while the other is 4-blade and 4-blade. A full hull body submerged under the free surface is modeled in the computational domain to simulate directly the wake field of the ship at the propeller plane. From the simulation results, the fluctuations of axial force and moment are dominant in the case of same blade numbers for forward and after propellers, whereas the fluctuations of horizontal and vertical forces and moments are very large in the case of different blade numbers.

• 한국음향학회지
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• 제26권5호
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• pp.220-226
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• 2007

캐비테이션 터널에서 소음계측 실험의 주 목적은 프로펠러 소음레벨 계측과 소음원의 위치 판별이다. 한국해양연구원의 소음계측 실험용 "저소음 대형 캐비테이션 터널"의 기초연구의 일환으로 소음계측 실험이 동 연구원의 소형 캐비테이션 터널에서 수행되었다. 본 실험에서는 프로펠러 캐비테이션이 발생할 수 있는 반류조건을 만들기 위해 반류 생성용 모형체(dummy body)를 제작하였고, 유동장 내의 청음기에 의한 자체소음을 줄이기 위해 유선형으로 설계된 하이드로포일내에 청음기 배열을 설치하였다. 다양한 압력조건에서 발생한 소음장과 가상 음원의 복제음장을 계측한 후, 소음원의 위치를 추적하기 위해 주파수 비상관 Bartlett 프로세서를 적용하였다. 본 논문에서는 수행된 소음계측 시험에 대해 기술하고, 계측된 소음의 분석 및 위치추적 결과를 제시한다.