• 대한조선학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.11-23
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• 1997

본 논문은 선박용 프로펠러 날개단면의 개발 과정을 다루고 있다. 2차원 날개단면의 유체역학적 특성은 캠버 및 두께 분포, 앞날 반경 등 기하학적 형상에 따라 달라진다. 2차원 날개단면 주위의 전 유장을 난류로 고려한 후 해석하기 위해 유한 체적법에 의한 Reynoles time averaged Navier-Stockes 방정식을 이용한 수치해석 기법을 개발하였다. 본 연구에서는 날개단aus 표면에 보다 많은 계산점을 주면서도 받음각의 변화에도 격자계 생성이 용이한 O-Type 격자계를 채택하였고, 전 유동장은 k-${\varepsilon}$ 난류 모형을 적용하여 해석하였다. 본 연구에서 개발된 수치해석 기법은 NACA0012의 실험 결과와 비교하여 계산 정도를 확인하였다. 본 연구에서는 낮은 항력을 갖는 고효율 날개단면 개발을 목표로, 항력이 양호한 날개단면은 공동 터널에서 양력, 항력 및 공동 특성 실험을 수행하였으며, 수치 해석 결과와도 비교하였다. 본 연구를 통하여 개발된 2차원 날개단면 해석용 수치 유체역학 코드는 실험 결과와 잘 일치하고 있음을 알 수 있었다. 이상의 과정을 통하여 기존의의 날개단면인 NACA66 두께 분포와 a=0.8 mean line 캠버를 갖는 KH13보다 효율뿐만 아니라 공동 특성도 우수한 단면인 KH28을 개발할 수 있었다. 새로운 날개 단면인 KH28은 선박용 프로펠러에 적용하기 위한 연구가 지속되어야 하며, 한편 낮은 받음각에서 양-항력 추정의 정확도를 높이기 위해서는 개발된 수치해석 코드에 2-경계층 모형이 적용되어야 할 것으로 본다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.89-96
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• 2008

This paper investigates the effect of blade deformation, caused by manufacturing inaccuracies, on the performance of a 2-stage axial steam turbine. A high fidelity 3D coordinate Measurement Machine has been employed to obtain the exact geometrical model of the blades. A Streamline Curvature solver was used to predict the overall performance of the turbine. During the manufacturing process of the casts and of the blades themselves, several types of errors can occur which lead to a different geometry from that envisaged by the designer. The main objective of this study is to investigate the effect of those errors on the performance of a 2-stage experimental axial steam turbine. A high fidelity measurement of the actual geometry of both stator and rotor blades has been carried out, using a 3D Coordinate Measurement Machine. The cross sections of the blades obtained by the measurement were compared with those produced by the design process to evaluate the change in blade inlet/exit angles. In addition, the geometrical deviations from the initial design have been subjected to a statistical study in order to locate the nature of the error. The actual(measured) model has been used as input into a Streamline Curvature solver to evaluate its performance. Finally, a comparison with the performance plots of the original geometry has been carried out. A measurable change of efficiency as well as in the total power delivered by the turbine was found. This suggests that the accumulated error caused during the manufacturing procedure plays a significant role in the overall performance of the machine by making it less efficient by more than 1%. Reverse engineering techniques are proposed to predict and alleviate these errors leading thereby to a final design of each stage with improved performance.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.34-43
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• 2012

도로의 진출입로나 인터체인지에 널이 적용되고 있는 곡선교는 곡선반경, 사각 및 받침 간격 등에 따라 직선교보다 복잡한 거동을 나타낸다. 특히 상부구조물의 휨과 비틀림에 의해 솟음현상이 발생할 수 있고, 예각부 받침에는 부반력이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 곡선교에서 교량의 곡선반경, 받침간격 및 사각이 부반력에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 이를 위해 RAMP에 적용 가능한 지간(L)이 50m인 단경간의 강박스거더 곡선교를 대상으로 3차원 격자구조 모델을 이용하여 해석적인 방법으로 지점반력을 산출하였다. 부반력은 교량의 평면형상, 구조계의 형성, 받침의 조건 등에 의해 그 크기가 결정 되므로 매개변수는 곡선반경, 사각 및 받침간격으로 하였으며, 도로교설계기준에 제시된 하중조합에 의해 발생되는 반력의 크기를 계산하였다. 수치해석한 결과에 의하면 부반력은 곡선반경, 받침간격 및 사각이 작을수록 크게 발생하는 것으로 나타났으며, 사각 $60^{\circ}$ 일때 곡선반경 250m 이하에서는 받침간격에 관계없이 항상 부반력이 발생하였고, 사각 $75^{\circ}$일 때 곡선반경 180m에서는 ${\theta}/B$가 0.27 이하, 곡선반경 250m에서는 ${\theta}/B$가 0.32 이하에서 부반력이 발생하지 않았으며, 사각 $90^{\circ}$ 일 때 곡선반경 130m에서는 ${\theta}/B$가 0.38 이하 일 때와 곡선반경이 180m 이상일 때 부반력이 발생하지 않았다. 이상의 결과로부터 설계변수인 곡선반경, 받침간격 및 사각이 곡선교에서 부반력 발생과 밀접한 관계가 있음을 확인하였고, 곡선교의 설계시 설계변수들의 상호관계를 적절히 설정하면 부반력이 발생하지 않는 구조계로 설계가 가능함을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.52-68
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• 1991

캐비테이션 특성이 우수하고 넓은 받음각에서 양력-향력비가 큰 새로운 날개단면(KH18 단면)을 사용하여 체계적인 방법으로 기하학적 형상을 변화시켜 설계된 새로운 계열 프로펠러의 개발을 시도하였다. 새로운 계열 프로펠러의 형상을 설계함에 있어 기존의 계열 프로펠러와는 달리 선택된 반류분포의 회전방향 평균 반류분포를 입력자료로 하여 반경방향 부하분포와 코오드 방향 부하분포를 동일하게 유지하면서 피치 및 캠버의 형상을 결정하였다. 또한 코오드 길이, 두께, 스큐 및 레이크 분포와 같은 형상은 최근 실적선 프로펠러의 형상 특성을 정형화하여 선택되었기 때문에 초기설계시 설계된 형상이 최종 설계 프로펠러의 형상과 크게 다르지 않을 것으로 생각되어 초기성능을 보다 정확하게 추정할 수 있게 하였다. 설계된 계열 프로펠러는 날개수 4개인 프로펠러를 대상으로 날개 전개면적비 4개($A_{E}/A_{O}$=0.3, 0.45, 0.6, 0.75)에 대하여 각 전개면적비에서 평균피치비를 5개(P/D=0.5, 0.65, 0.8, 0.95, 1.1)로 변화시켜 총 20개의 프로펠러로 구성되었으며 KD-프로펠러 씨리즈(KRISO-DAEWOO Propeller Series)라 명명하였다. 설계된 계열 프로펠러들에 대하여 단독특성시험, 캐비테이션 관찰시험, 변동압력 계측시험을 수행하였다. 프로펠러 단독특성 시험결과의 회귀해석결과로 부터 $B_{P}-\delta$ 곡선을 도출하여 초기설계 단계에서 최적 프로펠러 직경등을 쉽게 결정할 수 있게 하였다. 기준으로 선택된 반류분포(2700TEU 콘테이너선의 반류) 후류에서 프로펠러 추력계수 및 캐비테이션 수를 체계적으로 변화시킨 상태에서 캐비테이션 관찰시험 및 변동압력계측시험을 수행하였다. 양력면이론에 의한 비정상 프로펠러 성능해석에 의해 계산된 최대 국부양력계수 ($C^{max}_{l,0.8R}$)와 국부캐비테이션 수(${\sigma}_0=\frac{p-p_v}{\frac{1}{2}{\rho}V^2_{0.8R}}$)를 기준으로 캐비테이션 관찰시험 결과를 정리하여 KD-캐비테이션 챠트를 도출하였다. 기존의 캐비테이션 챠트는 균일류중의 시험 결과를 정리하여 작성되었으나 KD-캐비테이션 챠트는 반류분포중에서 시험된 프로펠러 관찰시험 결과로 부터 도출되었으므로 초기설계 단계에서 보다 정확한 캐비테이션 발생량 추정이 가능하리라 예상된다.