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大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Archi... 13건

  1. [국내논문]   선미 점성 유동장에 미치는 척고효과에 관한 연구  

    곽영기 (현대중공업(주) 선박해앙연구소 ) , 민계식 (현대중공업(주) 선박해앙연구소 ) , 오건제 (경남대학교 기계공학과 ) , 강신형 (서울대학교 기계공학과)
    大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea v.34 no.1 ,pp. 1 - 10 , 1997 , 1225-1143 ,

    초록

    본 연구는 실제 선박 주위의 점성 유동에 대해 RANS방정식을 사용하여 해석함으로써 그 계산 방법의 타당성 및 선형 설계에의 유효성을 입증하고, 모형선 크기에 따른 점성 유동의 영향, 즉 척도효과에 대한 기초 연구를 목적으로 하였다. 높은 레이놀즈수에서의 난류유동을 계산하기 위해 k- ${\varepsilon}$ 난류모형을 채용하였으며, 물체 근처에서는 벽법칙을 사용하였다. 선체의 3차원 형상을 효과적으로 처리하기 위해 물체적합좌표계를 이용하여 실제영역에서 유도된 지배방정식을 계산영역으로 변환시켰으며, 유한체적법을 사용하여 이산화시켰다. 압력 계산은 SIMPlE법을 사용하였으며, 이산화된 식들은 TDMA를 이용한 선순법으로 해를 구하였다. 실제 계산대상 선박은 4410 TEU급 콘테이너 운반선과 50,000 DWT급 살물 운반선으로 모형선 크기와 실선 크기에 대해 점성유동을 해석하여 비교하였으며, 모형선에 대해서 저항시험, 프로펠러 면에서의 반류분포 조사 시험, 그리고 한계유선 조사시험을 수행하여 계산결과와 비교 검토하였다. 계산결과는 선미 유동장에서의 평균속도와 압력 분포에 있어서 선미 형상에 따른 효과와 척도효과를 잘 묘사하고 있다. 특히, 계산된 프로펠러 변에서의 반류분포와 선체 표변에서의 한계유선 분포는 실험과 정성적으로 잘 일치하고 있으며, 점성저항 추정에 있어서는 실험 값과 ${\pm}5%$ 이내로 예측하고 있음을 보여 주고 있어 선형 개발의 설계 도구로 활용될 수 있음을 알 수 있다.

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  2. [국내논문]   선박 프로펠러용 고효율 2차원 날개단면 개발  

    나윤철 (삼성중공업(주) 조선플랜트연구소 유체연구팀 ) , 송인행 (한국기계연구원 선박해양공학연구센터 추진기기술그룹 ) , 안종우 (한국기계연구원 선박해양공학연구센터 추진기기술그룹)
    大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea v.34 no.1 ,pp. 11 - 23 , 1997 , 1225-1143 ,

    초록

    본 논문은 선박용 프로펠러 날개단면의 개발 과정을 다루고 있다. 2차원 날개단면의 유체역학적 특성은 캠버 및 두께 분포, 앞날 반경 등 기하학적 형상에 따라 달라진다. 2차원 날개단면 주위의 전 유장을 난류로 고려한 후 해석하기 위해 유한 체적법에 의한 Reynoles time averaged Navier-Stockes 방정식을 이용한 수치해석 기법을 개발하였다. 본 연구에서는 날개단aus 표면에 보다 많은 계산점을 주면서도 받음각의 변화에도 격자계 생성이 용이한 O-Type 격자계를 채택하였고, 전 유동장은 k- ${\varepsilon}$ 난류 모형을 적용하여 해석하였다. 본 연구에서 개발된 수치해석 기법은 NACA0012의 실험 결과와 비교하여 계산 정도를 확인하였다. 본 연구에서는 낮은 항력을 갖는 고효율 날개단면 개발을 목표로, 항력이 양호한 날개단면은 공동 터널에서 양력, 항력 및 공동 특성 실험을 수행하였으며, 수치 해석 결과와도 비교하였다. 본 연구를 통하여 개발된 2차원 날개단면 해석용 수치 유체역학 코드는 실험 결과와 잘 일치하고 있음을 알 수 있었다. 이상의 과정을 통하여 기존의의 날개단면인 NACA66 두께 분포와 a=0.8 mean line 캠버를 갖는 KH13보다 효율뿐만 아니라 공동 특성도 우수한 단면인 KH28을 개발할 수 있었다. 새로운 날개 단면인 KH28은 선박용 프로펠러에 적용하기 위한 연구가 지속되어야 하며, 한편 낮은 받음각에서 양-항력 추정의 정확도를 높이기 위해서는 개발된 수치해석 코드에 2-경계층 모형이 적용되어야 할 것으로 본다.

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  3. [국내논문]   Fillet 형상이 접합부 주위의 유동에 미치는 영향  

    김선영 (한국기계연구원 선박해양공학연구센터)
    大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea v.34 no.1 ,pp. 24 - 40 , 1997 , 1225-1143 ,

    초록

    선체에 부착되는 부가물 주위의 유동 개선에 응용하기 위하여 평판과 스트럿이 만나는 접합부 주위에 fillet을 설치할 때 스트럿 주위의 유동이 어떤 영향을 받는 지를 수치계산을 통하여 살펴보았다. 높이 폭 비 및 곡률이 서로 다픈 5가지 형상의 fillet을 스트럿의 앞날 부근에 설치하고 각 경우에 대하여 스트럿에 작용하는 항력 및 스트럿의 후류를 계산하고 이를 비교하였다. 계산방법으로는 N-S 방정식을 풀기 위하여 MAC 방법이 사용되었고 유동은 Reynolds수 5000으로 층류이다. 계산결과 높이-폭 비가 작을 수록, 스트럿의 선단에서 만들어지는 horseshoe 보오텍스의 크기와 형상이 비슷할수록 그리고 오목한 곡률을 갖는 fillet이 스트럿의 항력 감소 및 후류를 균일하게 하는데 더 효과적인 것으로 나타났다.

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  4. [국내논문]   수면 관통 평판주위 유동에 미치는 파의 영향 및 자유표면 경계조건에 대한 연구  

    최정은 (현대중공업 선박해양연구소 )
    大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea v.34 no.1 ,pp. 41 - 49 , 1997 , 1225-1143 ,

    초록

    작은 파 기울기(Ak=0.01)를 갖는 Stokes 파/평판의 경계층 및 반류에 대하여 엄밀 및 근사 자유표변 경계조건을 적용하여 Navier-Stokes 식을 수치해석하였다. 거시유동에서는 외부 흐름 압력 변화가 유선방향의 속도 성분을 가속 혹은 감속시키며 교차 유동의 방향 변화를 야기시킨다. 특히 반류는 역(逆)압력기울기 영역에서보다 순(順)압력기울기 영역에서 그 반응이 크며 정수 중에서의 값을 평균치로 하지 않고 편향되는 반류 편향 특성을 갖는다. 미시유동에서는 자유표면 경계조건이 경계층 및 근접/중간 반류영역에서 큰 영향을 미친다. 차수크기 추정은 계산 결과와 잘 일치하였으며 근사 자유표변 경계조건은 상당한 오차를 유발시킴을 알 수 있다.

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  5. [국내논문]   계류중인 선박의 프로펠러 추력 추정에 관한 연구  

    하문근 (삼성중공업 조선.플랜트연구소 ) , 송인행 (한국기계연구원 선박해양공학연구센터 ) , 김도정 (삼성중공업 조선.플랜트연구소 ) , 위기섭 (삼성중공업 조선.플랜트연구소 ) , 김성환 (한국기계연구원 선박해양공학연구센터)
    大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea v.34 no.1 ,pp. 50 - 59 , 1997 , 1225-1143 ,

    초록

    선박의 시운전 수행 이전에 엔진 및 프로펠러의 작동상태를 체크하기 위하여 때때로 안벽계류 중에서 주기 및 발전기의 성능시험을 수행하는 데, 이때 주기관을 100% 작동시키는 것은 계류용 로프 및 안벽 비트의 강도 문제등의 여러가지 위험 부담을 갖게 된다. 본 연구는 이러한 시험에 대한 안전성 검토를 위해 필요한 프로펠러의 추력의 추정을 목적으로 하고 있다. 대상선은 최근에 건조한 대형 컨테이너선이며, 실선시험은 안벽계류 상태에서 수행되었기 때문에 프로펠러는 수면위로 노출되어 있는 상태에서 작동되었다. 이러한 낮은 프로펠러 축 몰수 수심에서 작동하는 안벽계류 상태에서의 프로펠러의 특성을 조사하기 위해 모형시험을 수행하였으며, 이들 시험결과로부터 안벽계류 시험중의 프로펠러의 추력에 관한 약산식이 도출되었다. 그 결과 프로펠러의 특성은 축 수심에 따라 크게 달라지는 것을 알 수 있으며, 특히 축 수심이 작아 프로펠러가 수면위에 노출되어 있는 경우에는, 같은 축 수성에서도 프로펠러 회전수에 지배되는 특성이 파악되었다. 한편 심수 중에서 작동하는 프로펠러에 대해서도 추력에 대한 추정식을 도출하여 실선 시험 담당자가 사용하기 쉽게 하였으며, bollard pull에서의 FPSO(Floating Production Storage and Offloading tanker based system) 의 프로펠러의 추력 계측값과 비교 검토 하였다.

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  6. [국내논문]   WIG선의 날개에 대한 풍동실험 고찰  

    김상근 ((주)한진중공업 조선연구소 ) , 서성부 ((주)한진중공업 조선연구소 ) , 이동환 (울산대학교 항공우주공학과 ) , 김기은 (울산대학교 항공우주공학과)
    大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea v.34 no.1 ,pp. 60 - 67 , 1997 , 1225-1143 ,

    초록

    본 논문은 WIG 무인 조종 시험선, '한진1호'와 '한진2호'의 날개에 대한 3차 시험 결과를 수록하고 있다. 지난 95년 5월에 당 연구소에서는 '한진1호'를 설계 제작하여 시험비행에 성공하였으며, 아울러 지면효과에 따른 공기역학적 특성을 파악하기 위하여 풍동에서 여러가지 날개단면에 대한 양력 및 항력을 계측하였다. 이 실험결과에 의하면 지면에 가까워질수록 양력 및 양항비는 증가되지만, 그 특성들은 주로 날개 단면의 형상에 영향을 받고 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 논문에서는 우선 '한진1호'에 사용된 NACA6409 익형과 러시아에서 WIG선용으로 개발한 DHMTU계열의 익형 2종을 선택하고, 풍동실험을 통하여 그들의 양력 및 항력 특성을 비교하였다. 특히 본 실험에서는 종방향 운동에 대한 안정성을 파악하기 위해서 피칭모멘트를 계측 비교하였다. 실험결과에 의하면 피칭모멘트의 절대값은 코오드 길이의 1/4 에서 NACA6409 보다 DHMTU 계열이 적게 계측되었다.

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  7. [국내논문]   판구조물의 열탄소성 해석  

    김병일 (목포해양대학교 해양 및 조선공학부 ) , 장창두 (서울대학교 조선해해양공학과)
    大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea v.34 no.1 ,pp. 68 - 76 , 1997 , 1225-1143 ,

    초록

    본 논문에서는 선박 및 해양 구조물을 구성하는 용접 판구조물의 변형 및 잔류응력 등 용접 초기 결함을 효율적으로 평가할 수 있는 열탄소성 해석방법을 정립하였다. 또한 평판의 선상가열공법(line heating process)을 열탄소성 시뮬레이션함으로써 작업의 고능률화 및 자동화를 위한 기초연구를 수행하였다. 판구조물에 대한 열전도 해석을 수행하기 위하여 해석적인 방법과 수치적인 방법을 병행하였다. 판구조물의 열탄소성 해석방법에 있어서는 초기변형도법에 근거한 유한요소법을 사용하였으며, 증분 구간중 소성 구역에서는 응력 증분 및 항복응력 중분의 2 차항까지 고려해서 시간 증분을 최적 제어함으로써 해석 불능에 빠지는 문제를 극복하였다. 특히 응력 중분에 탄성계수의 온도에 따른 증분을 2 차항까지 포함시켰다. 평판의 두께와 입열량을 변화시키면서 일련의 용접 열탄소성 실험을 수행하였는 바, 온도 및 용접 변형을 계측하여 수치 계산 결과와 비교하여 상호 부합성이 양호함을 확인하였다.

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  8. [국내논문]   슬립모델을 이용한 변형률의존 유한변형 탄소성재료의 구성방정식 개발  

    남용윤 (한국기계연구원 구조시스템연구부 ) , 김사수 (부산대학교 조선해양공학과 ) , 이상갑 (한국해양대학교 조선해양공학부)
    大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea v.34 no.1 ,pp. 77 - 86 , 1997 , 1225-1143 ,

    초록

    최근들어 안전하고 합리적인 구조를 설계하기 위하여 구조물의 내충돌 또는 내충격에 대한 요구와 관심이 높아지고 있는데, 이러한 문제들은 아주 짧은 시간동안에 대변형이 일어나는 비선형문제라는 특징이 있다. 구조재료는 변형속도가 빨라짐에 따라 정적인 범주에서 보이는 거동과는 달리 변형률 의존적인 거동을 보인다. 따라서 대변형 소성문제인 충돌해석 등에는 종래 사용하여 온 변형률 비의존 재료구성방정식으로는 한계가 있다. 이 논문에서는 이러한 점을 개선하기 위하여 연강의 소성거동을 잘 나타낼 수 있는 소성슬립모델을 채용하고, 비선형경화를 도입하여 변형도 적용범위를 확장한 대변형 탄소성 변형률의존 재료구성방정식을 제시하였다. 본 구성방정식의 특징으로 항복조건과 하중조건이 필요없기 때문에 계산이 간편하며, 전위밀도와 속도로써 소성을 표현하기 때문에 보다 물리적인 의미를 가지고 금속재료의 소성현상을 나타낼 수 있다.

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  9. [국내논문]   중형어선의 단면형상에 관한 실험적 연구  

    이귀주 (조선대학교 선박해양공학과 ) , 김주남 (한국어선협회 기술개발부 ) , 이광일 (조선대학교 선박해양공학과)
    大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea v.34 no.1 ,pp. 87 - 92 , 1997 , 1225-1143 ,

    초록

    본 연구는 총톤수 89톤급 어선의 초기선형을 개발하기 위하여 한국어선협회와 공동으로 수행되었다. 각형정과 배수량형의 두가지 기본선형의 저항성능을 실험적 방법에 의해 비교 연구하였다.

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  10. [국내논문]   순차적 선형화 기법과 유전자 알고리즘을 접속한 하이브리드형 최적화 알고리즘  

    이경호 (한국기계연구원 선박해양공학연구센터 ) , 이규열 (서울대학교 조선해양공학과)
    大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea v.34 no.1 ,pp. 93 - 101 , 1997 , 1225-1143 ,

    초록

    본 연구에서는 전통적인 비선형 최적화 기법의 문제점을 극복하기 위하여 유전자알고리즘과 지식베이스의 통합을 통한 새로운 개념의 최적화 기법을 개발하였다. 여기에서는 제한조건이 있는 비선형 최적화 문제를 해결하기 위해 사용되는 전통적인 순차적 선형화 방법과 새로운 유전자 알고리즘의 장단점을 서로 보완한 하이브리드형 최적화 기법을 개발하였다. 여기에 지식베이스를 통한 최적화 지원 기법 및 최적화 모델의 자동생성 모듈을 개발하여 최적화 모텔의 성능을 한층 개선할 수 있었다. 개발된 최적화 기법의 검증을 위하여 수학적 비선형 모델을 이용한 여러가지 기법의 비교 검토를 수행하였다.

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