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초공동 수중운동체 주위 공동 특성과 추력 전산 해석
Numerical Analysis of Cavity Characteristics and Thrust for Supercavitating Underwater Vehicle 원문보기

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, v.31 no.1, 2017년, pp.8 - 13  

김동현 (부산대학교 기계공학부) ,  박원규 (부산대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Cavitation is used in various fields. This study examined the drag reduction of an underwater vehicle using cavitation. In this study, the natural partial cavitation analysis results were verified using CFD code with the Navier-Stokes equation based on a mixture model. The momentum and continuity eq...

주제어

#공동   #초공동   #수중운동체   #추력   #1자유도  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 3차원 내비어-스톡스 방정식을 이용한 부분공동 전산해석을 수행하고 검증하여 이후 다양한 속도 조건에 따른 수중운동체 주위 다상 유동 전산 해석을 통해 공동의 길이 및 직경을 계산하여 초공동 달성 조건에 대해 확인 한 후, 이러한 속도 조건을 얻기 위한 추력에 대한 선행 연구를 수행하였다.
  • 본 연구에서는 수중운동체 항력 저감을 위한 공동 관련 연구에 필요한 무차원 변수를 확인하고 무차원 변수 값 변화에 따른 공동의 형상적 특징에 대한 연구와 이를 확인하기 위해 자체개발 다상유동 전산해석 프로그램을 이용한 전산 해석을 수행하였다. 해당 프로그램은 3차원 내비어-스톡스 방정식을 기반으로 다상(Multiphase)에 대해서는 각각의 연속방정식을 따로 풀고 운동량 방정식의 경우에는 혼합(Mixture)류 방정식을 사용하는 모델을 사용하였다.
  • 부분공동 전산해석을 통한 해석 프로그램의 적합성을 바탕으로 실제 수중운동체와 유사한 모형에 대해서 공동 특성을 살펴보고자 하였다. 속도 변화에 따라 공동의 직경 및 길이가 변화하고 일정 속도 이상의 구간에서 공동이 수중운동체 전체를 덮는 초공동에 대한 전산해석을 수행하였다.

가설 설정

  • 공동의 직경(DS)은 그 값이 최대가 되는 값으로 정의하였으며, 길이(LS)는 선두부로부터 공동의 끝단까지의 값이며, 각 값들은 선두부(Cavitator) 지름(DC)에 기반한 무차원 수로 나타 내었다. 해석은 수심 1.0m인 수온 15.0℃물에 대해서 수행하였고 자유수면에 의한 공동 및 유동 변화는 없으며 수중운동체는 충분히 잠긴 상태로 가정하였고 전체 압력장은 중력가속도(g)의 영향을 받는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
공동은 무엇인가? 공동은 국부적인 압력 강하로 인한 기화 현상을 의미하는데,일반적인 기계공학의 범주에서는 공동의 생성과 소멸 과정에서부터 기인하는 기계의 부식, 소음 등의 문제로 부정적인 인식이 있다. 하지만 최근에는 이러한 공동 현상 이점을 이용하여 수중 운동체 항력저감에 활용하는 연구가 국내외에서 활발하게 진행 중이다.
초공동 어뢰에서 공동을 발생시킬 수 있는 조건은 무엇인가? 초공동 어뢰의 경우 선두부로부터 공동이 발생하게 되는데, 이때 발생하는 공동의 길이 및 직경의 정도에 따라 수중운동체의 초공동화가 결정이 된다. 이러한 공동을 발생 시킬 수 있는 조건은 인위적인공동(Artificial cavitation)을 이용하지 않는 다면 수중운동체의 자체 속도 증가가 유일한 방법이고 이를 달성하기 위해 현재 다양한 방법을 이용한 추력 시스템에 대한 연구가 진행 중이다.
공동이 일반적인 기계공학의 범주에서 부정적인 인식이 있는 이유는 무엇인가? 공동은 국부적인 압력 강하로 인한 기화 현상을 의미하는데,일반적인 기계공학의 범주에서는 공동의 생성과 소멸 과정에서부터 기인하는 기계의 부식, 소음 등의 문제로 부정적인 인식이 있다. 하지만 최근에는 이러한 공동 현상 이점을 이용하여 수중 운동체 항력저감에 활용하는 연구가 국내외에서 활발하게 진행 중이다.
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참고문헌 (14)

  1. Ahn, B.K., Kim, J.H., Choi, J.K., Kim, H.T., Nah, Y.I., Lee, D.H., 2014. Numerical Analysis of Supercavitating Flow Based on Viscous/Inviscid Method. Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, 17(1), 25-32. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. Ha, C.T., Park, W.G., 2012. Sensitivity Evaluation of Empirical Coefficients in Cavitation Models. Korea-Japan CFD Workshop, Busan, Korea. 

  3. Ha, C.T., Park, W.G., 2016. Evaluation of a New Scaling Term in Preconditioning Schemes for Computations of Compressible Cavitating and Ventilated Flows. Ocean Engineering, 126, 432-466. 

    상세보기 crossref

  4. Jin, M.S., Park, W.G., Jung, C.M., 2013. Numerical Analysis of Cavitating Flow Past an Axisymmetric Cylinder by Comparison with Experiments. Journal of Mechanical Science and Technology, 27(12), 3673-3681. 

    상세보기 crossref

  5. Kim, D.H., Park, W.G., Jung, C.M., 2013a. Numerical Simulation of Cavitating Flow Past Axisymmetric Body. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 4(3), 256-266. 

  6. Kim, J.H., Jang, H.G., Ahn, B.G., Lee, S.C., 2013b. A Numerical Analysis of the Supercavitating Flow around Three-dimensional Axisymmetric Cavitators. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 50(3), 160-166. 

    원문보기 상세보기 crossref

  7. Kim, K.M., Lee, H.J., Khil, T.O., 2013c. Supercavitation Rocket System. Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, 16(6), 867-880. 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. Kunz, R., Boger, D., Stinebring, D., Chyczewski, T., 1999. A Preconditioned Navier-Stokes Method for Two-Phase Flows with Application to Cavitation Prediction. Computational fluid dynamics, 676-688. 

  9. Lindau, J.W., Venkateswaran, S., Kunz, R.F., Merkle, C.L., 2003. Multi-phase Computations for Underwater Propulsive Flows. In Proceedings of the 16th AIAA Computational Fluid Dynamics Conference, Orlando, Florida, USA, 4105. 

  10. Owis, F.M., Nayfeh, A.H., 2003. Computations of the Compressible Multi-phase Flow over the Cavitating High-speed Torpedo. Journal of Fluids Engineering, 125(3), 459-468. 

    상세보기 crossref

  11. Owis, F.M., Nayfeh, A.H., 2004. Numerical Simulation of 3-D Incompressible, Multi-phase Flows over Cavitatiing Projectiles. European Journal of Mechanics B/Fluids, 339-351. 

  12. Park, W.G., 2016. Compressible Multiphase Flow Analysis for 6DOF Water Entry Behavior and Ventilated Cavitation. 11th Asian Computational Fluid Dynamics Conference, Dalian, China. 

  13. Park, W.G., Ha, C.T., Merkle, C.K., 2009. Multiphase Flow Analysis of Cylinder using a New Cavitation Model. 7th International Symposium on Cavitation, CAV2009, Paper 99. 

  14. Rouse, H., McNown, J.S., 1948. Cavitation and Pressure Distribution: Head Forms at Zero Angle of Yaw. State University of Iowa Studies in Engineering Bulletin 32. 

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