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U-튜브형 횡동요 감쇄 탱크의 자유수면 해석기법 개발에 관한 연구 KCI 등재

Development of Numerical Computation Techniques for the Free-Surface of U-Tube Type Anti-roll Tank

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/419500
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해양환경안전학회지 (Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety)
해양환경안전학회 (The Korean Society Of Marine Environment & Safety)
초록

지난 10년간 선박의 횡동요 복원력 상실에 의한 해양사고가 지속해서 증가하고 있어, 횡동요 운동을 효과적으로 줄일 수 있는 장치가 필요한 실정이다. 횡동요 감쇄 탱크는 단순한 설치만으로 횡동요 저감을 가져오는 대표적인 수동형 제어장치로 그 장점이 널리 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 U-튜브형 횡동요 감쇄 탱크의 수치해석 기법을 개발하고자 한다. 특히, 해석기법의 검증을 위해 자유 수면 높이를 실험을 통해 계측하였다. 수치해석기법은 메쉬 의존성, 난류모델 ( ,  , Reynolds Stress Model), 시간 간격 크기 및 반복 횟수 등의 영향을 비교하여 개발하였다. 최종적으로 개발된 해석기법은 Realizable  이 난류 모델에 10-2s 수준의 시간 간격 크기와 15 회의 반복횟수를 적용하였다. 2가지의 U-튜브형 감쇄 탱크의 조건에서 계측된 자유수면 높이를 이용하여 개발된 해석기법을 검증하였다. 본 연구의 수치해석은 RANS 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+ (ver. 17.02)을 이용하였다.

Marine accidents due to a loss of stability, have been gradually increasing over the last decade. Measures must be taken on the roll reduction of a ship. Amongst the measures, building an anti-roll tank in a ship is recognized as the most simple and effective way to reduce the roll motion. Therefore, this study aims to develop a computational model for a U-tube type anti-roll tank and to validate it by experiment. In particular, to validate the developed computational model, the height of the free surface in the tank was measured in the experiment. To develop a computational model, the mesh dependency test was carried out. Further, the effects of a turbulence model, time step size, and the number of iterations on the numerical solution were analyzed. In summary, a U-tube type anti-roll tank simulation had to be performed accurately with conditions of a realizable - turbulence model, 10-2s time step size, and 15 iterations. In validation, the two cases of measured data from the experiment were compared with the numerical results. In the present study, STAR-CCM+ (ver. 17.02), a RANS-based commercial solver was used.

목차
요 약
Abstract
1. 서 론
2. 수치해석모델
    2.1 대상구조물
    2.2 경계조건
    2.3 유동해석
3. 수치해석기법 개발
    3.1 메쉬 의존성 시험
    3.2 난류 모델
    3.3 시간 간격 크기
    3.4 반복횟수
4. 기법의 검증
5. 결 론
사 사
References
저자
  • 이상의(창원대학교 메카융합공학과 조교수) | Sang-Eui Lee (Assistant Professor, Department of Mechatronics Convergence Engineering, Changwon National University) Corresponding Author