해양환경안전학회지 Vol.24 No.5 (p.619-627)

|Research Paper|
파랑관통형 선형의 선체유기 유동소음특성에 관한 연구

Analysis of Hull-Induced Flow Noise Characteristics for Wave-Piercing Hull forms
키워드 :
유동소음,수중방사소음,유체-구조연성,벽면변동압력,파워흐름해석법,Flow Noise,Underwater Radiated Noise,Fluid-Structure Interaction,Wall Pressure Fluctuation,Energy Flow Analysis

목차

요 약
Abstract
1. 서 론
2. 선체유기 유동소음
  2.1 전산유체역학을 이용한 난류유동해석
  2.2 난류경계층 정보추출
  2.3 난류경계층에 의한 벽면변동압력 추정
  2.4 벽면변동압력에 의한 입력파워 추정
  2.5 파워흐름해석법을 이용한 응답해석
3. 선체유기 유동소음해석 결과 및 분석
4. 결 론
References

초록

선박의 고속, 대형화 및 규제강화의 추세에 따라 유동소음의 중요성이 강조되고 있다. 그러나 항공, 철도 등의 공력소음 분야에서 유동소음을 설계에 반영하고 있는 것에 반해 조선해양분야에서는 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는, 선체유기 유동소음의 해석절차를 정립하고 쇄파의 영향이 작고 선체선형에 의한 유기소음의 특성이 뚜렷한 파랑관통형 선형에 대해 소음특성을 분석하였다. 선체유기 유동소음의 주요 메커니즘인 난류경계층 내부의 복잡한 난류유동과 구조물의 유체-구조 연성적 소음원은 벽면변동압력을 이용하여 가진력을 모델링하고 파워흐름해석법을 이용하여 진동음향 응답해석을 수행하였다. 주파수 영역 및 선체부위에 따라 상의한 소음특성을 가지며 저주파수 영역에서 선형의 영향이 상대적으로 크고 유속에 비례하는 경향을 확인할 수 있었다.
As ships become faster, larger and are required to meet higher standards, the importance of flow noise is highlighted. However, unlike in the aeroacoustics field for airplanes and trains (where flow noise is considered in design), acoustics are not considered in the marine field. In this study, analysis procedures for hull-induced flow noise are established to investigate the flow noise characteristics of a wave-piercing hull form that can negate the effect of wave-breaking. The principal mechanisms behind hull-induced flow noise are fluid-structure interactions between complex flows underneath the turbulent boundary layer and the hull. Noise induced by the turbulent boundary layer was calculated using wall pressure fluctuation and energy flow analysis methods. The results obtained show that noise characteristics can be distinguished by frequency range and hull region. Also, the low-frequency range is affected by hull forms such that it is correlated with ship speed.