전산유체역학을 이용한 예인되는 부유체의 침로 안정성에 대한 연구

Abstract

본 연구에서는 설계 초기 단계에서 침로 안정성을 예측하는 방법을 제안하고 안정성을 향상시킬 수 있는 방안을 모색하고자 한다. 예인 안정성을 예측하기 위해서 예인 시스템의 안정성 판별식을 이용하는 방법과 평형점을 구하는 방법, 그리고 시간영역에서 예인 시뮬레이션을 수행하는 방법, 이렇게 세 가지 방법에 대하여 연구를 수행하였다. 예인 시스템의 안정성 판별식과 평형점을 구하는 방법은 정적 해석법으로써, 여기에 필요한 부유체의 유체력 계수는 CFD를 이용한 사항시험과 PMM 시험을 통해서 예측하였다. 그리고 예인 시뮬레이션은 CFD를 이용하여 매 시간 간격마다 부유체에 작용하는 유체력을 계산하여 운동 방정식을 푸는 과정을 거친다. 예측 결과의 검증을 위해서 선박형 부유체와 바아지형 부유체에 대해서 예인 안정성 모형시험을 수행하였다. 각각의 부유체 형상에 대해서 안정 및 불안정한 경우를 선택하여 예인 안정성 예측 결과와 비교를 수행하였다. 그리고 예인 안정성 평가 방법에 대한 비교를 수행하였다. 추가적으로 시간영역에서의 CFD를 이용한 예인 시뮬레이션 기법을 이용하여 다른 형상을 갖는 부유체의 침로 안정성을 예측하였고, 안정성 향상을 위해 스케그 크기와 위치, 선미부 형상, 선수부 형상, 흘수 조건을 달리하여 결과를 검토하였다. 그 중에서 침로 안정성 향상 효과가 있는 안에 대해서 예인 안정성 모형시험을 수행하여 CFD를 통한 예측 결과와 비교를 수행하였다.