Prediction of ship resistance in oblique waves using RaNS based solver

Abstract

전산유체역학을 이용한 선박의 기동성과 내항성의 예측은 향상된 정확도와 경제성 때문에 지난 몇 년간 높은 인기를 얻고 있다. 따라서 현재 CFD솔버의 성능과 효율성을 강화시켜 선박 유체역학에 대한 이해를 향상시키고 더 나은 선박을 설계하기 위하여 많은 연구가 진행 중에 있다. 본 논문에서는 6자유도에서의 Oblique wave에 대한 신뢰성 있는 선박의 저항을 예측하고자 in-house RaNS 솔버를 발전시켰다. Overset structured mesh를 해결하기 위하여 RaNS솔버에 유한 차분방법과 Bladwin-Lomax 난류모델이 사용되었다. 해석의 신뢰성을 확립하기 위하여, KRISO의 KVLCC2 Tanker model의 Calm water와 Head waves에 대하여 부가저항예측이 검증 연구로 수행되었다. 또한 솔버의 성능을 확인하기 위하여 평면운동장치(PMM)에 의한 실험을 시뮬레이션 하여 강제적 운동에서 축 방향의 힘과 측면 모멘트를 예측하였다. 성공적인 검증연구를 통하여 설계검증과 수정된 Tanker hull shape에 솔버를 적용 함으로서 더욱 향상된 KVLCC2 모델을 증명하였다. 다음으로 DOF에 따른 저항예측의 의존성을 분석하기 위하여 다른 DOF에서 Head wave상황의 시뮬레이션이 수행되었다. 마지막으로 Oblique wave 저항은 다른 DOF상황의 bow wave cases를 이용하여 예측되었고 Oblique waves상황에서 선박의 저항에 영향을 미치는 요인들은 유동장 가시화 데이터를 이용하여 논의 되었다. 종합적으로 본 연구에서는 경제적이고 효율적으로 선박 설계를 더욱 용이하게 하기 위하여 실제 해역과 동일 한 환경에서 시뮬레이션을 수행 하였다.