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논문 상세정보

선박의 파랑 중 부가저항에 대한 실험과 수치계산의 비교 연구

Systematic Experimental and Numerical Analyses on Added Resistance in Waves

Abstract

This paper considers experimental and numerical studies on added resistance in waves. As the numerical methods, three different methods, strip method, Rankine panel method and Cartesian-grid method, are applied. The computational results of vertical motion response and added resistance are compared with the experimental data of Series 60($C_B=0.8$) hull, S175 containership and KVLCC2 hull. To investigate the influence of above-still water hull form, a Rankine panel method is extended to two nonlinear methods: weakly-nonlinear and weak-scatterer approaches. As nonlinear computational models, three ships are considered: original KVLCC2 hull, 'Ax-bow' and 'Leadge-bow' hulls. Two of the three models are modified hull forms of original KVLCC2 hull, aiming the reduction of added resistance. The nonlinear computational results are compared with linear results, and the improvement of computational result is discussed. As experimental approach, a series of towing-tank experiment for ship motions and added resistance on the three models (original KVLCC2 hull, 'Ax-bow' and 'Leadge-bow') are carried out. For the original KVLCC2 hull, uncertainty analysis in the measurement of vertical motion response and added resistance is performed in three waves conditions: ${\lambda}/L=0.5$, 1.1, 2.0. From the experimental results, the effects of hull form on added resistance are discussed.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
weak-scatterer 가정에 근거한 해석 방법
weak-scatterer 가정에 근거한 해석 방법은 어떠한 방법인가?
Froude-Krylov 힘과 복원력뿐만 아니라 선박에 의해 산란되는 유체 동역학적 힘까지 입사파를 고려한 실제 입수면에 대해 계산하는 방법

Weakly-nonlinear 해석 방법보다 선박 입수면의 변화로 인한 비선형성을 좀 더 고려하는 해석 방법으로 weak-scatterer 가정에 근거한 해석 방법이 있다. 이는 Froude-Krylov 힘과 복원력뿐만 아니라 선박에 의해 산란되는 유체 동역학적 힘까지 입사파를 고려한 실제 입수면에 대해 계산하는 방법이다. 이 방법은 매시간 선박의 실제 위치를 고려하여 입사파에 의한 선박의 입수면 및 자유표면에 격자를 생성하고, 그에 따른 경계조건 문제를 해석하는 방법으로, weakly-nonlinear 해석 방법에 비하여 많은 해석 시간이 소요되지만 선박 입수면에 의한 비선형성을 좀 더 반영할 수 있다.

국제해사기구
국제해사기구가 선박의 온실가스 방출 규제를 위해 도입한 것은?
선박연비제조지수 (Energy Efficiency Design Index, EEDI)를 도입

국제적으로 친환경에 대한 관심이 증가하고, 국제해사기구 (International Maritime Organization, IMO)가 선박의 온실가스 방출을 규제하기 위해서 2013년부터 선박연비제조지수 (Energy Efficiency Design Index, EEDI)를 도입하면서 조선 및 해운업계에서는 선박의 운항 효율이 주요 관심사가 되었다. 선박의 운항 효율을 향상시키기 위한 많은 방법 중에 하나로 파랑 중 저항을 감소시키는 방법이 고려되고 있다.

선박의 운항 효율을 향상
선박의 운항 효율을 향상을 위해 고려되는 것은?
많은 방법 중에 하나로 파랑 중 저항을 감소시키는 방법이 고려되고 있다.

국제적으로 친환경에 대한 관심이 증가하고, 국제해사기구 (International Maritime Organization, IMO)가 선박의 온실가스 방출을 규제하기 위해서 2013년부터 선박연비제조지수 (Energy Efficiency Design Index, EEDI)를 도입하면서 조선 및 해운업계에서는 선박의 운항 효율이 주요 관심사가 되었다. 선박의 운항 효율을 향상시키기 위한 많은 방법 중에 하나로 파랑 중 저항을 감소시키는 방법이 고려되고 있다. 부가저항이란 선박이 실제 해상에서 운항하는 경우 바람이나 파랑에 의해 정수 중 저항보다 증가하는 저항을 말하며, 이러한 부가저항은 선박에 따라서 정수 중에서 운항하는 경우의 저항보다 15~30%까지 커지는 경우도 있다.

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