PIV Measurements on the Local Flow Field around a Submerged Pitch Damping Foil for Vertical Motion Control of High Speed Crafts

Ok-Sok Gim,Woo-Jun Oh,Do-Jung Kim,Chang-Woo Lee,Gyoung-Woo Lee 해양환경안전학회 2011 해양환경안전학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.06

제어봉에 의한 원형실린더 주위의 압력분포에 관한 수치해석

김옥석(Ok-Sok Gim),이경우(Gyoung-Woo Lee),조대환(Dae-Hwan Cho) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.1 No.춘계

부표시스템 침수체의 주요형상인 실린더에 원형 제어봉을 부착하여 2차원 단면의 유동특성에 대해서 수치해석을 수행하였다. 유속을 0.1m/s에서 0.5m/s로 변화시키면서 부표시스템 주위의 유동현상을 파악하고 부표시스템의 효과적인 유동제어를 위해 실린더(D=50mm)에 제어봉의 직경을 0.1D에서 0.5D까지 부착하여 조류에 의한 영향을 조사하였다. 유동장내의 속도분포는 PIV계측기법 중 2프레림 입자추적법을 사용하여 수치해석의 정도를 높이고자 0.3m/s에서 비교 평가하였다. 실린더 주위의 압력분포는 0.2D의 제어봉을 부착하였을 경우, 유속의 변화에 관계없이 가장 양호한 경향을 보이는 것을 알 수 있었다. The purpose in having a control rod on a buoy system is to control the motion of it. The system may be composed entirely of a single circular cylinder and a long mooring anchor cable. A control rod has one function to perform in meeting its purpose, and that is to develop a control force in consequence of its orientation and movement relative to the water. The forces and moments generated as a result of the effects of mutual interference, then determine the stability characteristics of the body. In this paper, the study of control-rod-attached buoy's 2-dimensional section was accomplished, model tests and numerical simulations had been carried out with different diameters of control rods, and varying the Reynolds number Re=5,000~25,000 based on the cylinder diameter(D=50mm) to predict the performance of the body and the 2 frame particle tracking method had been used to obtain the velocity distribution in the flow field, 50mm circular cylinder had been used during the whole experiments and measured results had been compared with each other.

몰수형 피치 댐핑 포일 주위 유동의 PIV 계측

김옥석(Ok-Sok Gim),이경우(Gyoung-Woo Lee),이창우(Chang-Woo Lee),오우준(Woo-Jun Oh) 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.11

고속선에서 과도한 피치, 히브 및 슬래밍 등에 의한 수직운동은 승선감을 저하시키고 화물과 선체에 피해를 야기한다. 본 논문은 동일입자추적기법을 이용하여 선박에서 발생하는 과도한 수직운동의 제어를 위해 적용되는 Pitch Damping Foil 주위의 유동장 해석에 관한 것이다. 연구는 고속선의 피치운동에 관한 제어판으로 선수 선저부에 부착한 피치 댐핑 포일의 효과에 대해서 집중적으로 고찰하였다. 포일의 영각변화에 따른 수직운동의 감쇄효과는 선저와 포일의 위치에 대한 상호작용으로 고려해야 할 사항으로 나타났다. 본 연구에서는 선저와 포일 사이에서 발생하는 채널효과를 이용해 과도한 수직운동을 제어에 관한 분석을 포함하고 있다. 피치 댐핑 포일의 영각은 0도에서 20도로 제한하였으며, NACA0018 코드길이(C=100mm)에 기초한 레이놀즈수는 Re=3.5*104이다. 포일과 선체하부와의 거리는 D/C=0.5, 1.0 및 1.5를 각각 적용하였다.

선체 표면 거칠기가 경계층 변화에 미치는 영향

김옥석(Ok-Sok Gim),오우준(Woo-Jun Oh),손창배(Chang-Bae Shon),이경우(Gyoung-Woo Lee) 한국항해항만학회 2010 한국항해항만학회지 Vol.34 No.6

해양의 다양한 환경에 노출된 선체 표면의 거칠기를 일반화 하여 모델 실험을 PIV기법을 적용하여 회류수조에서 수행하였다. 모델의 유동방향 표면 거칠기의 폭에 기초하여 본 연구에 적용된 레이놀즈수 Re=1.0×103에서 유동가시화, 시간평균 속도장 및 와도장을 상호 평가를 통하여 유동특성을 조사하였다. 와의 생성과 소멸 메커니즘을 통해 와류의 중심은 표면 거칠기 높이의 0.5H로 나타났다. 또한 거칠기 계수가 증가함에 따라 와의 크기와 비례하고, 와의 생성위치도 상부와 전방으로 이동하였다. The experimental study of the hull surface roughness on a developing turbulent boundary layer which exposed to a variety of operating environments were investigated by performing particle image velocimetry(PIV) in a circulating water channel. The Reynolds number based on the width of roughness was about Re=1000. the roughness elements used were periodically arranged two-dimensionally. the flow visualization, time-mean velocity fields and vorticity fields to measure the flow characteristics were obtained. The investigation shows that the vortex generation and its progress inside the walls. And the center of the vortex was located at the middle of the height of the surface roughness.

제어봉에 의한 원형실런더 주위의 압력분포에 관한 수치해석

김옥석(Ok-Sok Gim),이경우(Gyoung-Woo Lee),조대환(Dae-Hwan Cho) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회지 Vol.31 No.6

부표시스템 침수체의 주요형상인 실린더에 원형 제어봉을 부착하여 2차원 단면의 유동특성에 대해서 수치해석을 수행하였다. 유속을 0.1m/s에서 0.5m/s로 변화시키면서 부표시스템 주위의 유동현상을 파악하고, 부표시스템의 효과적인 유동제어를 위해 실린더(D=50mm)에 제어봉의 직경을 0.1D에서 0.5D까지 부착하여 조류에 의한 압력분포를 조사하였다. 유동장내의 속도분포는 PIV계측기법 중 2프레림 입자추적법을 사용하여 수치해석의 정도를 높이고자 0.3m/s에서 비교 평가하였다. 실린더 주위의 압력분포는 0.2D의 제어봉을 부착하였을 경우, 유속의 변화에 관계없이 가장 양호한 경향을 보이는 것을 알 수 있었다. The purpose in having a control rod on a buoy system is to control the motion of it. The system may be composed entirely of a single circular cylinder and a long mooring anchor cable. A control rod has one function to perform in meeting its purpose, and that is to develop a control force in consequence of its orientation and movement relative to the water. The forces and moments generated as a result of the effects of mutual interference. then determine the stability characteristics of the body In this paper the study of control-rod-attached buoy's 2-dimensional section was accomplished model tests and numerical simulations had been carried out with different diameters of control rods. and varying the Reynolds number Re=5,000~25,000 based on the cylinder diameter( D=50mm) to predict the performance of the body and the 2 frame particle tracking method had been used to obtain the velocity distribution in the flow field 50mm circular cylinder had been used during the whole experiments and measured results had been compared with each other.

몰수형 피치댐핑포일 주위 유동의 PIV 해석

김옥석(Ok-Sok Gim),이경우(Gyoung-Woo Lee) 대한조선학회 2012 大韓造船學會 論文集 Vol.49 No.5

플랩이 부착된 특수타의 동유체력 제어효과에 관한 연구

김옥석(Ok-Sok Gim),오우준(Woo-Jun Oh),이경우(Gyoung-Woo Lee),안영규(Young-Kyu Ahn) 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.추계

The main purpose in having a control surface on a ship is to control the motion of it. It is the important element to determine the maneuvering characteristics of the ship. Therefore, In this paper the measured results has been compared with each other to predict the performance characteristics of flapped rudder's 2-dimensional section at Re=3.0×10⁴ using 2-frame grey level cross correlation PIV method. The side force of the rudder could be mainly improved by the lift force at 10 degrees angle of attack and the drag force at 20 degrees angle of attack. The separation point and boundary area could be controlled by the change of the only flap's angle at 10 degrees angle of attack. 선박에서 제어판의 역할은 운동을 제어하는데 목적이 있으며 이는 곧 조정성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 플랩타의 성능평가를 위하여 Re=3.0×10⁴에서 영각에 대응하는 플랩각에 따른 속도 및 에너지 분포를 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV 기법을 이용하여 비교·분석하였다. 또한 영각 10도와 20도에서 전통적인 단동타의 유동특성과 비교하여 플랩타의 성능특성을 평가하였다. 영각 10도에서는 양력, 영각 20도에서는 항력에 의한 측압력을 향상시킬 수 있었다. 영각 10도에서 플랩조작만으로 박리점과 경계층영역의 변화가 가능하였다.

제어봉 부착에 따른 원형실린더 근접 후류 유동제어에 관한 실험적 연구

김옥석,이경우,Gim, Ok-Sok,Lee, Gyoung-Woo 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회지 Vol. No.

원형실린더에 크기가 다른 제어봉을 부착하여 2차원 단면 유통특성에 대해서 시간평균유동장을 계측하여 근접후류 제어에 관하여 PIV기법을 적용하여 연구를 수행하였다. 모델시험은 각각 크기가 다른 제어봉을 적용하였으며($d/D=0.1{\sim}d/D=0.5$) 레이놀즈수는 원형실린더의 직경을 기준으로 Re=15,000으로 적용하였다. 유동장의 속도분포론 획득하기 위해 2프레임 상호상관법을 이용하였다. 실험에 적용된 원형실린더(D=50mm)에 제어봉을 부착한 결과를 상호 비교함으로서 시간평균속도분포와 제어봉에 의한 유동제어 효과를 알 수 있었다. Flow characteristics of the control-rod-attached 2-dimensional circular cylinder was accomplished using by PIV techniques. model tests had been carried out with different diameters of control rods(d/D=0.1 through d/D=0.5). and the Reynolds number Re=15,000 based on the cylinder diameter(D=50mm) to predict the performance of the model and the two-frame grey-level cross-correlation method had been used to obtain the velocity distribution in the flow field. 50mm circular cylinder had been used during the whole experiments and measured results had been compared with each other. The measured results have been compared with each case. therefore this article identifies not only the mean velocity profiles but also the control effects of the control rods.

규칙파 중 플로팅 도크의 운동응답특성 및 계류장력 추정

오영철,김옥석,고재용,Oh, Young-Cheol,Gim, Ok-Sok,Ko, Jae-Yong 해양환경안전학회 2013 海洋環境安全學會誌 Vol.19 No.2

이 연구에서는 상용코드(AQWA)를 이용하여 규칙파 중 8점 계류 중인 플로팅 도크의 계류 장력과 운동응답특성을 고찰하였다. 연구의 목적을 달성하기 위해 수심 10 m 연안환경(파 진폭 1.05 m, 파주기 3.85 sec, 풍속 20.21 m/s, 풍향 및 조류방향 $90^{\circ}$, 입사파 ${\chi}=180^{\circ}$, $135^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$ 조건에서 수치 해를 적용하였다. 해석모델은 길이 140 m, 폭 32 m 및 높이 14.6 m의 강구조물로 현수선의 길이는 최대 120 m를 적용하였다. 해석결과 상하동요와 종동요는 선수파 보다 횡파에서 크게 나타났으며 계류 장력도 횡파와 풍하중에 의해 크게 작용하였다. The paper was investigated on the mooring forces(or tension) and motion response characteristics for a 8-point mooring floating dock in regular waves using a commercial code(AQWA). To achieve the aim of the research, a numerical simulation was adapted on an inner port environment condition, which the water depth is 10 meters, significant wave amplitude(1.05 m). wave period(3.85 sec), wind speed(20.21 m/s), wind and current direction ($90^{\circ}$), incident waves(${\chi}=180^{\circ}$, $135^{\circ}$ and $90^{\circ}$). The dimension of the numerical model is length(140 m), breadth(32 m), depth(14.6 m). The maximum length of a mooring line is 120m. We can expected that roll and pitch motions appeared in beam seas better than head sea. the mooring forces also indicated higher in bean seas than in head seas including wind forces.

해양플랜트지원선의 저항성능과 운동응답특성에 관한 연구

서광철,김옥석,류연철,이경우,Seo, Kwang-Cheol,Gim, Ok-Sok,Ryu, Youn-Chul,Atlar, Mehmt,Lee, Gyoung-Woo 해양환경안전학회 2013 해양환경안전학회지 Vol.19 No.4

In this study, numerical hull form development of a platform supply vessel, a full scale with the overall length of 26.75m, was performed to predict a bare-hull resistance and a large scale of model tests with a 1/10 scaled model were conducted to verify the success of numerical results. Numerical analysis on heave and pitch motion as a function of encounter frequency and ship's speed for the prediction of seakeeping characteristics are also presented. The experiment results of resistance agreed well with numerical analysis. As a result in the motion response characteristics, the heave RAO indicates high values with the range of encounter frequency 1.8~2.0. The Pitch RAO indicates high motion response characteristics at Beaufort scale No. 3 and 4 in rough seas. 본 연구에서는 전장이 26.75 m인 해양플랜트지원선의 선형개발을 위한 수치해석을 수행하였고 수치해석 검증을 위한 1/10의 모형선 시험을 예인수조에서 수행하였다. 또한 운항해역의 해상조건으로 뷰포트 스케일 2, 3 및 4에서 향파, 선수사파 및 횡파에서 선속별 상하동요 및 종동요에 대해서 운동응답특성을 수치 해석하였다. 모형시험과 수치해석의 저항 예측 결과는 상호 일치하였다. 운동응답특성은 선수파에서 상하동요는 조우주파수 1.8~2.0 영역에서 크게 나타났으며, 종동요는 거친 해상에서 선미사파 및 고속영역에서 높은 운동특성을 보였다.