전산 유체 해석을 이용한 어선의 속도 성능 추정
Prediction of fishing boat performance using computational fluid dynamics
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초록
기존의 연구에서 저항 성능을 정도 높게 추정하던 격자 시스템은 모형선의 길이 6-8m, 동적 트림 ±1° 이하인 일반대형 상선에 최적화되어 있다. 이러한 격자 시스템을 소형 어선과 같이 프루드 수 0.3~0.8, 동적 트림이 ±3° 이상인 대상선에 적용할 경우 수치적 불안정성을 야기한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 부심으로부터 입구 경계조건의 길이를 줄이고, 자유수면의 각도에 따라 밀집된 격자 형태를 갖는 격자 시스템을 구성하였다. 상기 격자 시스템을 이용하여 설계 흘수와 밸러스트 흘수에서 다양한 선속에 대해 어선에 작용하는 저항을 수치 해석으로 계산하였으며, ITTC-1978 2차원 해석법을 이용하여 소형 어선의 유효마력을 추정하였다. 준추진효율 계수는 기존의 모형시험 자료를활용하였으며, 설계 흘수에서 제동마력 추정을 통해 속도 성능을 평가하였다.
Abstract
Grid systems used in previous studies were determined to be valid only if the length between the perpendiculars in a model ship was in the range of 6–8 m, and the maximum dynamic trim angle was smaller than 1°. The application of the grid system to a small fishing boat can create numerical instability because the dynamic trim of small boats is generally larger than 3°, and their Froude numbers are in the range of 0.3–0.8. In the present study, resistances of a small fishing boat were stably obtained by reducing the length between the center of buoyancy and the inlet boundary of the numerical domain, and by refining grid cells vertically in a region that would be swept by a free surface. The effective power of the small fishing boat was predicted based on the ITTC-1978 two-dimensional analysis. By using the results of previous towing tank tests, the coefficient of quasi-propulsive efficiency and the brake horsepower at a design draft were calculated.
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