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논문 상세정보

전산유체역학을 이용한 해양작업지원선의 빌지킬 유무에 따른 횡동요 성능에 관한 연구

A study for roll damping performance of a platform supply vessel with or without bilge keel using CFD

초록
용어

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본 연구에서는 상용 점성 유동 해석 소프트웨어인 Star-CCM+를 이용하여 110m급 해양작업지원선빌지킬 효과에 따른 횡동요 성능에 관한 연구를 수행하였다. 해양작업지원선에 관한 연구에 앞서 DTMB 5512 선형에 대한 수치 시뮬레이션을 통해 실험과 비교 검증하였다. 검증된 결과를 바탕으로 빌지킬 유무에 따른 해양작업지원선의 자유 횡동요 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 각각의 무차원 감쇠 계수와 횡동요 응답진폭함수를 산출하였다.

Abstract

In this study, numerical simulations on the effects of bilge keel on roll motion were conducted. The numerical simulations were performed on a 110 m class PSV using the commercial viscous flow analysis software Star-CCM+. Before conducting the study on the 110 m class PSV, an additional simulation of DTMB 5512 was performed and compared with the experimental results to validate the feasibility of the numerical simulation. In the simulation on PSV, a nondimensional damping coefficient was calculated using a free roll decay simulation, and the response amplitude operator (RAO) for the roll motion was calculated with a nondimensional damping coefficient at two conditions (with/without bilge keel).

본문요약 

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문제 정의
  • 본 연구를 통해 서론에 전술한 바와 같이 빌지킬 유무에 따른 선박의 횡동요 운동성능을 파악하기 위기 위하여 일반적으로 실험적 방법을 통해 산출되는 횡동요 감쇠계수를CFD를 이용한 수치적 방법으로 대체하였으며, 이에 따른 적용가능성을 확인 할 수 있었다.

    본 연구를 통해 서론에 전술한 바와 같이 빌지킬 유무에 따른 선박의 횡동요 운동성능을 파악하기 위기 위하여 일반적으로 실험적 방법을 통해 산출되는 횡동요 감쇠계수를CFD를 이용한 수치적 방법으로 대체하였으며, 이에 따른 적용가능성을 확인 할 수 있었다. 하지만 본 연구에서 실험과 차이를 보였던 횡동요 주기의 경우는 추가적인 연구를 통한 검증이 필요할 것이며, 이를 바탕으로 추후 다양한 선박의 운동 해석에 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

  • 본 연구에서는 일반적으로 실험적 방법을 통해 산출되는 횡동요 감쇠계수를 대체하기 위한 연구로 일정 속도로 항주하는 110m급 해양작업지원선의 빌지킬 부착 유무에 따른 자유 횡동요 수치 시뮬레이션을 수행하였으며, 또한 수치 시뮬레이션으로 산출된 각각의 무차원 감쇠 계수를 바탕으로 상용 운동해석 소프트웨어인 MMA(Maxsurf motions advance)를 이용하여 빌지킬 유무에 따른 선박의 운동 해석을 수행하여 횡동요 감소 효과를 연구하였다.

    본 연구에서는 일반적으로 실험적 방법을 통해 산출되는 횡동요 감쇠계수를 대체하기 위한 연구로 일정 속도로 항주하는 110m급 해양작업지원선의 빌지킬 부착 유무에 따른 자유 횡동요 수치 시뮬레이션을 수행하였으며, 또한 수치 시뮬레이션으로 산출된 각각의 무차원 감쇠 계수를 바탕으로 상용 운동해석 소프트웨어인 MMA(Maxsurf motions advance)를 이용하여 빌지킬 유무에 따른 선박의 운동 해석을 수행하여 횡동요 감소 효과를 연구하였다.

가설 설정
  • 본 연구에 이용된 지배방정식은 식 (4) 와 식 (5)와 같이 연속 방정식과 RaNS(Reynold-averaged Navier-Stokes) 방정식으로 비정상, 비압축성 및 점성 유동을 가정하였다.

    본 연구에 이용된 지배방정식은 식 (4) 와 식 (5)와 같이 연속 방정식과 RaNS(Reynold-averaged Navier-Stokes) 방정식으로 비정상, 비압축성 및 점성 유동을 가정하였다. 여기서 U는 평균속도벡터, x는 좌표계, t는 시간, p는 압력,  μ는 점성계수,  #는 난류전단응력으로 난류모델에 의해 결정되며 B는 체적력이다.

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질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
선박의 내항 성능
선박의 내항 성능 평가방법에 대해 설명하라
실험적 방법은 다른 방법들에 비해 상대적으로 많은 시간과 금액이 소요되나 정확도가 높으며 시뮬레이션 방법은 포텐셜 이론을 이용한 방법이 널리 이동되고 있다. 하지만 상대적으로 점성의 영향이 크게 작용하며 비선형성이 강하게 나타나는 횡동요의 경우포텐셜 이론을 이용한 선박의 운동 성능 추정에 한계가 있으며, 이를 보완하기 위해 자유 횡동요 감쇠실험을 통해 산출되는 감쇠계수를 이용하는 방법이 사용하고 있다

선박의 내항 성능은 주로 실험적 방법 및 시뮬레이션을 이용한 방법 등을 통해 평가되고 있다. 실험적 방법은 다른 방법들에 비해 상대적으로 많은 시간과 금액이 소요되나 정확도가 높으며 시뮬레이션 방법은 포텐셜 이론을 이용한 방법이 널리 이동되고 있다. 하지만 상대적으로 점성의 영향이 크게 작용하며 비선형성이 강하게 나타나는 횡동요의 경우포텐셜 이론을 이용한 선박의 운동 성능 추정에 한계가 있으며, 이를 보완하기 위해 자유 횡동요 감쇠실험을 통해 산출되는 감쇠계수를 이용하는 방법이 사용하고 있다. 이와 관련된 연구로 Kim et al.

선박의 내항 성능
선박의 내항 성능은 어떻게 평가되나?
실험적 방법 및 시뮬레이션을 이용한 방법 등을 통해 평가되고 있다

선박의 내항 성능은 주로 실험적 방법 및 시뮬레이션을 이용한 방법 등을 통해 평가되고 있다. 실험적 방법은 다른 방법들에 비해 상대적으로 많은 시간과 금액이 소요되나 정확도가 높으며 시뮬레이션 방법은 포텐셜 이론을 이용한 방법이 널리 이동되고 있다.

유가
유가의 지속적인 하락의 이유는?
세계적인 경기 침체와 셰일가스와 같은 대체 에너지 개발

최근 세계적인 경기 침체와 셰일가스와 같은 대체 에너지 개발로 인해 Figure 1과 같이 유가는 지속적으로 하락하고 있으며, 저유가의 영향으로 해양자원 개발과 관련된 프로젝트 등이 중단되는 등 해양 자원 개발에 어려움을 겪고 있다[1]. 하지만 육상에 한정된 에너지 자원은 점차 고갈될 것이며, 이에 따라 미래의 안정적인 에너지 자원 확보를 위해서라도 해양 자원 개발은 필수적이다.

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저자의 다른 논문

참고문헌 (17)

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