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Kafe 바로가기주관연구기관 | 선박해양플랜트연구소 Korea Research Institute of Ships &OCEAN Engineering |
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연구책임자 | 김기섭 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2014-06 |
과제시작연도 | 2013 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201600016917 |
과제고유번호 | 1415129582 |
사업명 | 그린카등수송시스템산업원천기술개발 |
DB 구축일자 | 2017-09-20 |
키워드 | 추진기 및 방향타 수치해석.유효반류 추정.추진기 최적설계. |
최종목표
친환경 추진기 캐비테이션 성능제어를 위한 추진기 및 방향타 최적설계 시스템 기술 개발
개발내용 및 결과
□ 유효반류 수치추정
◦ 추진기 작동을 고려한 실선 유효반류 추정기술 개발
- 유효반류 추정을 위한 새로운 이론정립 및 기존기술 분석
- VIC 방법을 이용한 유효 반류 추정 알고리듬 개발
- VIC 방법의 프로펠러에의 적용
◦ 유효반류 추정을 위한 새로운 수치해석 모델 개발 (비점성유동)
- 보오텍스 입자법과 패널법을 이용한 유효반류 추정기법 정립
: 프로펠러
최종목표
친환경 추진기 캐비테이션 성능제어를 위한 추진기 및 방향타 최적설계 시스템 기술 개발
개발내용 및 결과
□ 유효반류 수치추정
◦ 추진기 작동을 고려한 실선 유효반류 추정기술 개발
- 유효반류 추정을 위한 새로운 이론정립 및 기존기술 분석
- VIC 방법을 이용한 유효 반류 추정 알고리듬 개발
- VIC 방법의 프로펠러에의 적용
◦ 유효반류 추정을 위한 새로운 수치해석 모델 개발 (비점성유동)
- 보오텍스 입자법과 패널법을 이용한 유효반류 추정기법 정립
: 프로펠러 주위 와동의 모사를 위한 보오텍스 방법
: 고 레이놀즈수 가정에 의한 유효반류의 수치추정 방법
◦ 수치계산을 위한 모듈의 개발 및 테스트
◦ 수치해의 물리적 타당성 검증과 유효반류 추정 기법 수정
◦ 점성을 고려한 유효반류 추정기법 개발
- Vortex-in-cell & Penalization 방법을 통한 유효반류 추정
- 프로펠러 주위 점성유동해석에 적합한 프로그램의 개발 및 검증
- 다양한 대상체와 유동 조건에서 정도 높은 수치해의 획득 확인
◦ 알고리즘 개발 : 3차원 고 레이놀즈 수 유동 (프로펠러) 해석 목적
- 계산소요시간 절약 및 계산자원의 효율적인 사용
- 프로펠러 해석 선행연구로서 2차원 고 레이놀즈수 난류 유동 해석
□ 선체반류 특성 평가 핵심기술 개발
◦ LNGC 표준선에 대한 반류 시리즈 평가 지표 정립
- 표준선의 반류시리즈 설계 및 제작
◦ LNGC 반류시리즈에 대한 계열 모형시험(81조건)
- 변동압력 한계 지수 도출 및 평가
◦ 컨테이너선 반류 특성 분석
□ 추진기 및 방향타 성능 해석기술 핵심기술개발
◦ 모형시험 DB와 비교/분석을 통한 프로펠러 및 방향타 캐비테이션 성능 추정 프로그램 검증 및 특성파악
◦ 변동압력 예측 기법 고도화
- 표준선 모형시험 결과와 캐비테이션 발생 수치추정 비교분석을 통한 수치계산 기법 고도화
- 추진기 캐비테이션의 위치별 지연시간을 고려한 선체표면 변동압력 추정기술 이론정립 및 핵심기술 개발
ㅇ 변동압력 계산을 위한 3차원 선체형상 자동화 프로그램 개발
- 선형표현 기법 개발
- 격자계 생성 기법
ㅇ 프로펠러 설계를 위한 형상 GUI프로그램 개발
◦ LCT시험과 개선된 캐비테이션 추정프로그램 비교분석
ㅇ 점성을 고려한 프로펠러 성능해석
□ 추진기 수중방사소음 수치해석 이론정립 및 핵심기술개발
◦ 명음소음 메커니즘 규명을 위한 이론 및 실험 연구
◦ 회전하는 소음원의 위치추적 장치설계 및 기초시험 수행
◦ 추진기 수중방사 소음 수치해석 기술
- 추진기 수중방사 소음모형시험과 비교분석 및 성능고도화
- TDOA를 이용한 캐비테이션 발생 위치추적 응용기술 개발
□ 추진기날개 강도 및 피로파괴 수치해석 핵심기술개발
◦ 선미의 불균일 반류장에서 거동하는 프로펠러 날개의 변동응력을 평가
◦ 도출된 재료상수를 적용하여 프로펠러 날개의 피로강도 평가
◦ 변동 응력장에서 프로펠러 날개의 피로 강도 연구
□ 추진기 및 방향타 설계 최적화 기술 개발
◦ 추진기 하중 최적화 기법을 적용한 최적 설계기법 적용
◦ 추진기 스큐 분포 최적화 기법 적용
◦ 수치해석을 통한 최적화 결과 검증
ㅇ 최적화 GUI 프로그램 개발
◦ 추진기 설계변수 변화에 따른 추진기 시험
- 최적설계 기법을 이용한 최적설계 수행
- 날개끝 두께 증가 기법을 이용한 프로레러 설계
- 효율 및 캐비테이션 특성 변화를 시도한 설계
기술개발 배경
◦ 친환경(고효율, 저진동, 저침식, 저소음) 추진기 기술은 선박의 대형화․ 고속화에 기인한 핵심원천 애로기술
◦ 국내 특화된 조선산업기술의 해외유출 억제
◦ 그 동안 국내에 모형선 선체+모형추진기+방향타+부가물의 상호작용에 의한 선체 3차원반류(Vx, Vr, Vt) 재현이 불가능하여 3차원 선형특성을 고려한 추진기 및 방향타의 캐비테이션 성능해석 및 설계최적화 기술 개발에 매우 제한적
◦ 실선의 추진기와 방향타의 캐비테이션발생 특성 등 성능시험자료 미확보로 인하여 성능해석 및 설계방법에 대한 정확한 검증이 어려워 종종 실선에서 문제 발생
◦ 애로기술을 극복하고 선박의 대형화 및 고속화에 요구되는 고정도 성능해석 및 설계기술을 개발하고 신뢰성 확보가 필요
핵심개발 기술의 의의
◦ 캐비테이션 추정 분야는 기존에 개발된 수치 프로그램에 3차원 LCT 시험결과 및 MCT 모형시험 결과를 활용하여 성능을 고도화함으로써 추진기 최적설계가 가능하고 고효율 추진기 설계의 방향을 제시
◦ 유효반류 및 변동압력 수치추정 분야는 지속적인 모형시험 결과 및 추진기 설계를 바탕으로 신규 개발하여 기존의 성능을 고도화
◦ 기반기술은 100% 국산기술이며, 고난이도의 수치기법을 통하여 개발되는 수치추정기법은 해외기술의 급속한 추격을 받고 있는 실정
적용 분야
◦ 국가 신성장동력의 원천기술 선정을 위한 ‘통합 기술청사진’과 ‘산업기술로드맵’에서 조선해양기술의 공통된 핵심기술로 선정되었으며 향후 국내 산업을 이끌어갈 전략적으로 중요한 원천기술
◦ 따라서 2008년 “지식경제 통합 기술청사진”의 고부가가치선과 차세대선박으로 분류된 LNGC, 초대형 컨테이너선, 중소형 선박, 크루즈선 및 차세대 선박에 적용가능
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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