4.99톤 어선의 저항성능 개선
Improvement of resistance performance of the 4.99 ton class fishing boat
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초록
본 연구에서는 연안어업에서 운용되는 4.99톤급 선형을 개선하여 저항성능을 향상시키는 것을 보였다. 자망과 통발어선으로 사용되는 4.99톤급 어선의 저항성능을 CFD해석을 통해 추정하였다. 선형개선을 통해 저항성능을 개선하기 위하여 선체에 다양한 형태의 선수 형태를 적용하여 변화시키면서 전산유체역학적인 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션에서 저항성능이 가장 우수한 것으로 나타난 선형과 기존선을 모형으로 제작하여 모형시험을 실시하였다. 항해선속을 기준으로 3개의 선속으로 끌어서 얻은 선체의 저항으로부터 유효마력을 추정하고 각각을 비교하였다. 모형시험 결과 선수의 형상을 변경하는 것만으로도 기존선형 대비 약 30%의 유효마력의 줄어들어 저항성능이 개선된 것을 확인할 수 있었다. CFD해석에서는 저항성능이 무려 40%까지 개선되는 것으로 나타났다. 저속선이 경우에는 전체저항(CT)에서 차지하는 잉여저항(CR)의 비율이 높다. 따라서 CFD 해석은 자유표면을 정확하게 구현하여 조파저항을 계산하는 것이 정교하지 않으므로 저항추정에 있어서 정확도가 낮아지는 것으로 판단된다.
Abstract
The improvement of resistance performance for the 4.99 ton class fishing boats was shown. The 4.99 ton fishing boats are the most commonly used one in the Korean coastal region. The evaluation of resistance performance was estimated by the Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis. The CFD simulation was performed by the validation for various types of bow shapes on the hull. The optimized hull form from the simulation was selected and showed the best resistance performance. This hull type was tested on the towing tank in the National Institute of Fisheries Science (NIFS). The effective horsepower (EHP) was estimated by the resistance test on the towing tank with the bare hull condition. The drag force on the three service speed conditions was obtained for the resistance analysis to power prediction. The measured drag forces are compared with the results from the CFD simulation with one another. As results of the model tests, it was confirmed that the shape of the bow is an important factor in the resistance performance. The effective horsepower decreased about 30% in comparison with the conventional hull form. Also, the resistance performance improved the reduction of required horsepower, which especially contributed to the energy-saving for the fisheries industry. In the CFD analysis, the resistance performance improved slightly. In this case, the ratio of the residual resistance (CR) in the total resistance (CT) was high. Therefore, the CFD analysis was not enough to satisfy with reflection for the free surface and wave form in the CFD procedure. Both model test and CFD calculation in this study can be applied to the initial design process for the coastal fishing vessel.
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