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Permeable FW-H 방법을 이용한 원형 실린더 주변의 난류유동소음해석
Turbulent-Induced Noise around a Circular Cylinder using Permeable FW-H Method 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.20 no.6 = no.65, 2014년, pp.752 - 759  

최원석 (서울대학교 조선해양공학과) ,  홍석윤 (서울대학교 조선해양공학과) ,  송지훈 (전남대학교 조선해양공학전공) ,  권현웅 (거제대학교 조선해양공학과) ,  정철민 (국방과학연구소 국방해양기술센터)

초록
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난류유동에 의한 소음은 계산비용의 관점에서 음향 상사법을 이용하여 전산유체 기법과 결합해 다양한 해석모델이 연구되고 있다. FW-H 음향상사법을 이용한 유동소음해석의 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 기존 문헌들의 결과에서는 계산비용의 관점에서 난류유동에 의한 소음성분을 생략하고 있다. 그러나, 최근의 연구에서 유동소음특성에 있어 난류소음의 중요성이 밝혀진바 있다. 본 논문에서는 RANS 난류모델과 투과성 경계면을 이용한 Permeable FW-H 음향상사법을 이용한 난류유동소음해석에 대해 연구하였다. 2D실린더에 대하여 직접적으로 변동압력을 추출하는 직접법과 난류성분을 고려하지 않은 FW-H 상사법, 또 난류소음의 성분을 포함하는 Permeable FW-H 방법의 경우를 비교하였다. Permeable FW-H 방법을 통해 일반적으로 적용되는 FW-H 방법에서 해석 불가능한 난류에 의한 소음의 영향을 기존의 FW-H 방법과 동일한 계산비용으로 예측할 수 있었고, 적절한 투과성 경계면 설정을 통해 높은 정확도의 해석이 가능했다. Permeable FW-H 방법을 통한 난류유동해석 절차를 확립하였으며, 그 유용성을 확인했다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Varieties of research on turbulent-induced noise is conducted with combinations of acoustic analogy methods and computational fluid dynamic methods to analyze efficiently and accurately. Application of FW-H acoustic analogy without turbulent noise is the most popular method due to its calculation co...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 2차원 원형 실린더에 대하여 높은 정확도에 반해 계측점 위치가 제한되는 직접적인 변동압력 추출법과 난류성분을 무시하여 낮은 계산비용으로 유동소음을 해석하는 기존의 FW-H 상사법, 기존의 FW-H 방법과 동일한 계산비용으로 난류소음의 영향을 포함하는 Permeable FW-H 방법의 비교를 수행하였다. Permeable FW-H 방법의 난류유동소음 해석에 대한 효율성, 유용성을 확인하고자 한다. 또한, 적절한 투과성 경계면의 설정을 통해 Permeable FW-H 방법이 정확한 난류유동소음을 해석의 가능함을 확인토록 한다.
  • Permeable FW-H 방법의 난류유동소음 해석에 대한 효율성, 유용성을 확인하고자 한다. 또한, 적절한 투과성 경계면의 설정을 통해 Permeable FW-H 방법이 정확한 난류유동소음을 해석의 가능함을 확인토록 한다.
  • 본 연구에서는 2차원 원형 실린더에 대해 다양한 유동소음해석 방법의 결과를 비교분석함으로써 난류유동소음의 영향을 확인했다. 공기중과 수중에서 직접법, 난류소음의 성분인 사극자항을 제외한 FW-H 방법, 투과성 경계면의 설정을 통해 난류소음의 영향을 포함해 계산하는 Permeable FW-H 방법을 이용해 각각 유동소음을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유동소음을 예측하는 방법에는 무엇이 있는가? 수중에서 운동하는 물체의 경우 주위 유동에 의해 소음이 발생하게 된다. 이러한 유동소음을 예측하는 방법으로는Kirchhoff Formula를 이용하는 방법과 음향상사법이 있다(Wang et al., 2006).
난류소음의 경우 관심영역이 원거리장인 방사소음에 있어 관심대상에서 제외되고 있는 실정인데, 이러한 경우에 생길수 있는 문제점은 무엇인가? 이때 난류소음의 경우 관심영역이 원거리장인 방사소음에 있어 해석에 요구되는 계산비용의 관점 및 미미한 영향을 이유로 관심대상에서 제외되고 있는 실정이다. 그러나, 근거리장의 자체소음의 관점에서는 난류유동소음의 영향도 무시할 수 없으며, 선체 하부의 소나돔의 경우 정확한 유동소음의 해석이 이루어지지 않는다면 자체적인 소음의 신호와 수신신호를 구분하지 못하여 소나의 성능에 영향을 미치게 된다(Wang et al., 2006).
kirchhoff 방법에 비해 음향상사법의 장점은 무엇인가? , 2006). 음향상사법은 kirchhoff 방법에 비해 소음성분을물리적인 의미로 분리할 수 있는 장점이 있으며, 유동소음을 크게 두께, 하중, 난류소음으로 구분한다(Ffowcs Willans and Hawkings, 1969). 이때 난류소음의 경우 관심영역이 원거리장인 방사소음에 있어 해석에 요구되는 계산비용의 관점 및 미미한 영향을 이유로 관심대상에서 제외되고 있는 실정이다.
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참고문헌 (15)

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  3. Farassat, F.(2007), Derivation of Formulations 1 and 1A of Farassat, NASA/TM-2007-214853. 

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  9. Kim, H. Y., M. C. Jo, S. Y. Kim., H. C. Lee, G. W. Lee and D. G. Yeo(2014), A study on the Selection Method of the Focused Promotion Subject for Future R&D of Maritime Safety, Proceedings of the Korean Society of Marine Environment and Safety, 2014.6, pp. 309-312. 

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  13. Park, I. C.(2012), 2-dimensional simulation of flow-induced noise around circular cylinder, Theses and Dissertations, Chungnam University. 

  14. Singer, B. A. and D. P. Lockard(2003), Hybrid Acoustic Predictions, Computers and mathematics with Applications, Vol. 46, pp. 647-669. 

  15. Wang, M., J. B. Freund and S. K. Lele(2006), Computational Prediction of Flow-Generated Sound, Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 38, pp. 483-512. 

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