[논문]수중익 날개 끝 보텍스 캐비테이션 제어를 위한 질량분사 위치 및 분사량 영향에 대한 실험적 연구

황은수; 정소원; 정홍석; 설한신

doi:10.7776/ask.2023.42.3.233

수중익 날개 끝 보텍스 캐비테이션 제어를 위한 질량분사 위치 및 분사량 영향에 대한 실험적 연구
An experimental study on the effect of mass injection location and flow rate for tip vortex cavitation of 3D hydrofoil 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.42 no.3, 2023년, pp.233 - 242

황은수 (선박해양플랜트연구소 함정공학연구센터) , 정소원 (선박해양플랜트연구소 함정공학연구센터) , 정홍석 (선박해양플랜트연구소 함정공학연구센터) , 설한신 (선박해양플랜트연구소 함정공학연구센터)

초록
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본 논문에서는 선박 수중방사소음 저감을 위하여 질량 분사를 통하여 선박의 저속 운항 조건에서 발생하는 날개 끝 보텍스 캐비테이션 제어에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 3차원 수중익 모형에 대해 질량 분사 위치와 분사량을 조절 할 수 있는 질량 분사 시스템을 제작하였으며, 이를 캐비테이션 터널 내에 설치하고 3차원 수중익으로부터 생성되는 캐비테이션의 강도에 따른 시험을 캐비테이션 제어 실험을 수행하였다. 질량 분사 위치 및 분사량에 따른 캐비테이션의 관찰과 소음 특성을 분석하기 위하여 고속 카메라와 음향 센서를 이용하여 계측하였고, 그 결과 질량 분사에 따라 특정 조건에서 날개 끝 보텍스가 억제되고 특정 주파수 대역의 소음이 저감 되는 것을 확인하였다. 날개 끝 보텍스 제어와 소음 저감 성능에 우수한 분사구 위치가 있음을 확인하였고, 일정 수준 이상의 분사량을 가질때 큰 저감 효과가 있음을 확인하였다. 질량 분사를 이용하여 날개 끝 보텍스의 강도가 약할 때 특정 조건에서 제어가 가능하다는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, the effect of mass injection on the control of tip vortex cavitation was studied experimentally. A mass injection system for a 3D hydrofoil was designed to control the location of injection as well as the injection rate. A series of cavitation tests were carried out in a cavitation tunnel for different injection locations and rates. The cavitation behaviour was observed using a high-speed camera and the corresponding noise was measured using a hydrophone installed in the observation window. The results showed that the tip vortex cavitation was suppressed under certain conditions and the noise was reduced in some frequency bands. It was also found that there is a location where the effect of mass injection could be maximized and hence the noise reduction.

주제어

표/그림 (25)

그림 Fig. 1. (Color available online) Elliptic hydrofoil wing model.
그림 Fig. 2. (Color available online) Mass injection hole location.
그림 Fig. 3. (Color available online) Setup of mass injection system on KRISO MCT.
그림 Fig. 4. (Color available online) Setup of high speed camera and noise measurement system.
그림 Fig. 5. (Color available online) Definition of TVC strength.
그림 Fig. 6. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for each mass injection location at Cq = 0.01.
그림 Fig. 7. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for each mass injection location at Cq = 0.02.
그림 Fig. 8. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for each mass injection location at Cq = 0.03.
그림 Fig. 9. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for each mass injection location at Cq = 0.04.
표 Table 1. Test condition according to injection hole.
그림 Fig. 10. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for each mass injection location at Cq = 0.05.
그림 Fig. 11. (Color available online) TVC comparison for each mass injection location at Cq = 0.03.
그림 Fig. 12. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for Cq at Hole 5.
그림 Fig. 13. (Color available online) TVC comparison for Cq at Hole 5.
그림 Fig. 14. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for Cq at Hole 5.
표 Table 2. Test condition according to injected mass.
그림 Fig. 15. (Color available online) TVC comparison for Cq at Hole 5.
그림 Fig. 16. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for Cq at Hole 1&5.
그림 Fig. 17. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for Cq at Hole 4&5.
그림 Fig. 18. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for Cq at Hole 5&6.
표 Table 3. Test condition according to mass injection hole combination.
그림 Fig. 19. (Color available online) 1/3 octave band level comparison for combination of mass injection hole at Cq 0.08 under weak cavitation condition.
그림 Fig. 20. (Color available online) TVC comparison for combination of mass injection hole at Cq 0.08 under weak cavitation condition.
그림 Fig. 21. (Color available online) 1/3 octave band level comparison combination of mass injection hole at Cq 0.08 under strong cavitation condition.
그림 Fig. 22. (Color available online) TVC comparison for combination of mass injection hole at Cq 0.08 under strong cavitation condition.

참고문헌 (10)

B. L. Southall, A. R. Scholik-Schlomer, L. Hatch, T.？Bergmann, M. Jasny, K. Metcalf, L. Weilgart, and A.？J. Wright, Underwater Noise from Large Commercial？Ships-International Collaboration for Noise Reduction？(Wiley, New york, 2017), pp. 1-9.
N. A. Soto, M. Johnson, P. T. Madsen, P. L. Tyack, A.？Bocconcelli, and J. F. Borsani, "Does intense ship noise？disrupt foraging in deep-diving Cuvier's beaked whales？(Ziphius cavirostris)?," Marine Mammal Science, 22,？690-699 (2006).

상세보기
A. O. MacGillivray, Z. Li, D. E. Hannay, K. B. Trounce,？and O. M. Robinson, "Slowing deep-sea commercial？vessels reduces underwater radiated noise," J. Acoust.？Soc. Am. 146, 340-351 (2019).

상세보기
H. Seol and H. Jeong, "Study on the cavitation and？noise characteristics by air injection in three dimensional hydrofoil" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 40,？38-45 (2021).
C. S. Lee, J. M. Han, J. H. Kim, and B. K. Ahn,？"Propeller tip vortex cavitation control using water？injection" (in Korean), J. Soc. Naval Architects. Kr.？47, 770-775 (2010).
H. Seol and S. Y. Kim, "Study on the analysis of？model propeller tip vortex cavitation inception" (in？Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 37, 387-395 (2018).
C. S. Lee, B. K. Ahn, J. M. Han, and J. H. Kim,？"Propeller tip vortex cavitation control and induced？noise suppression by water injection," J. Marine Sci？Tech, 23, 453-463 (2018).
R. Yakushiji, Mechanism of tip vortex cavitation？suppression by polymer and water injection (Ph.D.？thesis, University of Michigan, 2009).
D. H. Fruman, T. Pichon, and P. Cerrutti, "Effect of a？drag-reducing polymer solution ejection on tip vortex？cavitation," J. Marine, Sci. Tech. 1, 13-23 (1995).
N. Chang, H. Ganesh, R. Yakushiji, and S. L Ceccio,？"Tip vortex cavitation suppression by active mass？injection," J. Fluids Eng. 133, 111301-111311 (2011).

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