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제안 방법
- 계산에 사용된 모든 변수들은 유입속도(U), 수선간길이(Lpp) 그리고 밀도(p)로 무차원화하였으며, 유동의 지배방정식인 연속방정식과 운동량 방정식은 다음과 같다.
- 계산은 자유수면을 고려하지 않은 이중모형 유동에 대해 수행하였다.
- 663이다. 본 연구에서는 1/4631 축척비를 가지는 모델의 모형시험과 동일한 조건에서 계산을 수행하였으며, 이때의 Reynolds 수는 이다. 또한, 스케그 간격은 20m이며, 수직각도는 10°이다.
- 본 연구에서는 MOER의 예인수조에서 모형시험이 수행된 15,000TEU 쌍축 컨테이너선을 대상으로 상용 CFD 코드인 FLUENTB 사용하여 쌍 축선 주위 유동에 대한 수치해석을 수행하였다. 계산은 자유수면을 고려하지 않은 이중모형 유동에 대해 수행하였다.
- 본 연구에서는 스케그 간격이 20m이며, 수직각도가 10°인 실선에 대해 1/46의 축척비를 가지는모형 쌍축 컨테이너선에 대한 수치해석을 수행하였으며 이를 실험과 비교, 검토하였다. 격자수에따른 저항계수 및 반류분포 그리고 회전방향으로의 속도성분의 평균값을 조사하였으며, 약 110만개의 격자 수준이면 유체력을 포함한 선체 주위유체 특성을 평가하는데 적당하다고 판단하였다.
- 수치계산을 위한 기본 좌표계는 Fig. 1에 도시한 바와 같이 선체 길이 방향을 X축, 연직 상방향을 z축 그리고 폭방향을 y축으로 하는 직교좌표계를 사용하였으며, 좌표계의 원점은 선체 중심면 (center plane)과 중앙면(midship) 그리고 정수면 (calm free surface)이 만나는 점에 잡았다.
- 수치계산의 첫 단계로 격자수에 따른 영향을 조사하였다. Reynolds number는 모형선에 대한 예인 수조 시험 조건에 맞추어 1.
- 지배방정식의 대류항은 3차 정도의 QUICK 방법으로, 확산항은 2차 정도의 중심차분법으로 보간하고, 2차 정도의 수치 적분을 사용하여 이산화하였다. 압력방정식으로는 FLUENT의 표준 방법을 사용하였으며, 속도-압력의 연성은 SIMPLEC 방법을 사용하였다.
대상 데이터
- 계산을 위한 선형은 MOERI(구 KRISO)에서 설계된 15Q00TEU 쌍축 컨테이너선으로서 실선의주요 제원은 수선간길이(Lpp)가 400m, 폭(B)이 57.5m, 흘수(T)가 15m이며 방형비척계수(Cb)는0.663이다. 본 연구에서는 1/4631 축척비를 가지는 모델의 모형시험과 동일한 조건에서 계산을 수행하였으며, 이때의 Reynolds 수는 이다.
이론/모형
- 본 연구에서는 two-equation turblence closure의 하나인 realizable k-ε 난류 모형을 사용하였다. 지배방정식의 대류항은 3차 정도의 QUICK 방법으로, 확산항은 2차 정도의 중심차분법으로 보간하고, 2차 정도의 수치 적분을 사용하여 이산화하였다.
- 또한, 기존의 단축선의 경우에는 계산영역 전체가 하나의 블록으로표현되는 공간 격자계 생성이 가능하였으나, 쌍축선의 경우 격자계의 처리가 어렵기 때문에 공간격자계에서도 다중블록 격자계를 사용해야 한다. 본 연구에서는 박일룡 등(2004)에 의해 제시된 격자계 생성 방법에 따라 Gridgen V15.09를 사용하여 수치격자를 생성하였으며, 선수와 선미 모두 O-H 형상을 갖도록 구성하였다. 경계조건으로 유입경계는 FP로부터 1Lpp, 외부경계는 현측으로부터 만큼 떨어져 있으며, 유출경계는 AP로부터 2LpP 떨어져 있다.
- 지배방정식의 대류항은 3차 정도의 QUICK 방법으로, 확산항은 2차 정도의 중심차분법으로 보간하고, 2차 정도의 수치 적분을 사용하여 이산화하였다. 압력방정식으로는 FLUENT의 표준 방법을 사용하였으며, 속도-압력의 연성은 SIMPLEC 방법을 사용하였다. 반복 계산의 수렴을 위한 완화계수로는 압력의 경우 0.
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