동적위치제어용 스러스터 사이의 유체역학적 상호작용에 대한 수치해석 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 레이놀즈 평균 나비어-스톡스(Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS) 방정식을 적용하여 스러스터(thruster) 상호작용에 대한 점성 유동 CFD 해석을 수행하였다. 수치해석은 상용 프로그램인 STAR-CCM+를 이용하였으며, 프로펠러와 No.19a 덕트로 스러스터 모델을 구성하였다. 프로펠러의 회전에 의한 동적인 움직임의 해석을 위해 슬라이딩 격자(sliding mesh)기법을 사용하였으며, 격자구성은 다중영역으로 구분하여 육면체 격자(hexahedral element)로 구성하였고, 계산 시간의 경제성을 고려하여 비등각(non-conformal) 격자를 이용하였다. 스러스터 배치를 그대로 유지한 상태에서 상류방향 스러스터의 방위각(azimuth angle)과 축 기울기에 따라 스러스터 상호작용이 크게 변화하였다. 이러한 결과를 통해 축 기울기와 방위각이 추진성능에 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we conducted computational fluid dynamics (CFD) simulations for the unsteady hydrodynamic interaction of multiple thrusters by solving Reynolds averaged Navier-Stokes equations. A commercial CFD software, STAR-CCM+ was used for all simulations by employing a ducted thruster model with combination of a propeller and No. 19a duct. A sliding mesh technique was used to treat dynamic motion of propeller rotation and non-conformal hexahedral grid system was considered. Four different combinations in tilting and azimuth angles of the thrusters were considered to investigate the effects on the propulsion performance. We could find that thruster-hull and thruster-thruster interactions has significant effect on propulsion performance and further study will be required for the optimal configurations with the best tilting and relative azimuth angle between thrusters.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 수치모델 및 해석방법
• 3. 결과 및 고찰
• 4. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 Menter, F. R., "Two-equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications" 32 (32): 1598-1605, 1994

2 Ottens, H, "Full Scale CFD Validation on Thruster-Hull Interaction on a Semi-submersible Crane Vessel in Transit Condition" 7: CFD and VIV : V007T08A02-, 2013

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4 Bulten, N., "DPCapability of Tilted Thrusters" 15-16, 2013

5 Palm, M, "Comparison of Thruster Axis Tilting versus Nozzle Tilting on the Propeller-Hull Interactions for a Drillship at DP-Conditions" 2010