본 논문에서는 컨테이너선의 선형 최적 설계 자동화와 관련하여 연구한 내용과 결과를 정리하였다. 컨테이너선은 일반적으로 프루우드 수 0.26 근처에서 운항하는 선박으로 이 속도에서 운항하는 선박 전용 선형 최적 설계 자동화를 구현하기 위하여 최적화 알고리 즘, 선형 변경 알고리즘, 선박 성능 예측 알고리즘, 자동화 알고리즘 그리고 반복적 계산 기법을 적용하여 컨테이너선의 선형 최적 설계 자동화가 가능한 수치해석 컴퓨터 프로그램을 개발하였으며, HOTCONTAINER라고 명명하였다. 본 연구에서는 선형 최적 설계를 위한 설 계 변수의 적절한 선정을 위하여 민감도 분석 알고리즘을 개발하여 적용하였다. 개발된 선형 최적 설계 자동화 알고리즘의 신뢰성과 실 선 적용성을 파악하기 위하여 세계적으로 다양한 연구가 진행된 컨테이너 선박인 KCS 선박을 대상 선박으로 하여 선형 최적 설계 자동 화 수치해석을 수행하여 그 결과물로써 최적 선박을 도출하고, 대상 선박과 최적 선박의 조파저항과 파계 그리고 파고를 비교하였다. 결 론적으로 최적 선박이 대상 선박과 비교하여 조파저항이 47.63% 감소한 것을 볼 수 있었으며, 배수량과 접수 표면적은 각각 0.50%, 0.39% 감소한 것을 볼 수 있었다.

The purpose of this study was to develop an optimized hull-form of a coastal fishing vessel operating at high speed. In order to achieve the purpose of the study, HOTBOAT, that can perform an automatic hull-form optimal design of a coastal fishing vessel, was developed. HOTBOAT was composed of an objective function estimation algorithm and an optimization algorithm and a hull-form modification algorithm. In this study, the wave-making resistance was selected as an objective function and the potential-based panel method was applied to predict the objective function. SQP(sequential quadratic programming) method were adopted to predict the optimal direction and answer. Bell-shaped hull-form modification function method and NURBS(non-uniform rational B-spline) geometry modeling method were applied to modify the hull-form during the whole optimization process. HOTBOAT was applied to develop the optimal hull-form of a coastal fishing vessel with minimum wave resistance. The initial hull-form of the coastal fishing vessel was compared with the optimal hull-form. As a result of hull-form optimization, a coastal fishing vessel with a reduction of about 30% was developed compared with the initial hull-form and the displacement and the wetted surface area of the optimal hull-form was decreased to less than about 1% in comparison with the initial hull-form.

The purpose of this study is to investigate the interrelationship of how the ship's wave resistance performance changes with the change of the longitudinal position of the section line in the ship's lines, and to find a way to use it in the hull-form design. To this end, we developed a hull-form automatic change algorithm that can maintain the proper hull-form while moving the section lines in the longitudinal direction, and the computer program for a numerical analysis was developed to apply the developed algorithm. By applying the developed hull-form automatic change algorithm and the wave resistance performance prediction program, the numerical analysis package was constructed. The numerical analysis was carried out for the passenger ship. Numerical analyzes were carried out by moving the section lines of the passenger ship in the longitudinal direction, and the results were compared with each other. Based on the numerical results, we attempted to investigate the correlation between the section line movement and the wave resistance performance.

본 연구의 목적은 2가지 선속에서 운항하는 선박의 선형 설계 자동화에 관한 것이다. 가장 기본적인 선박의 형상을 가지는 60 계열(CB=0.6) 선박을 대상선박으로 선택하여 연구를 수행하였다. 선박 형상의 향상 방향은 저항성능 향상의 관점이며, 특히 선박의 형상과 밀접한 관계를 가지는 조파저항성능을 향상하기 위한 선박 형상 설계 자동화를 수행하였다. 본 연구의 목적을 실현하기 위하여 최적화 기법과 저항 성능을 예측하는 기법 그리고 선형의 형상을 변경하는 기법을 접목하여 선박 형상 설계 자동화 소프트웨어를 개발하였으며, 개발된 소프트웨어를 대상선박에 적용하였다. 최적화 기법으로는 순차이차계획법(sequential quadratic programming method)를 사용하였으며, 조파저항성능을 예측하기 위하여 포텐셜기저 패널법(potential-based panel method)을 사용하였다. 선박 형상의 변경은 가우시안형 수정함수 법(Gaussian-type modification function method)를 개발하여 적용하였다. 개발된 소프트웨어를 사용하여 대상선박의 서로 다른 두 가지 선속에 대하여 설계를 수행하고 그 결과를 서로 비교하였다. 그리고 개발된 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 모형시험을 수행하여 구한 실 험값과 수치해석을 수행하여 구한 계산값을 서로 비교하였다.

The purpose of this study was to investigate the resistance performance and the sensitivity of the panels placed on the free surface of the water using the potential-based Rankine source panel method. The potential-based Rankine source panel method was applied to predict a flow phenomena around a ship and the exact nonlinear free surface boundary conditions were adopted. The trim and sinkage state of the ship also were taken into account. In order to deal with complex geometries of the planing ship the panel cutting method was adopted. The R/V Athena ship was adopted as the high speed ship. Numerical analysis was carried out by systematically changing the range and number of panels in the free surface area, and the results were compared with each other.

This study investigates the analysis algorithm for developing an optimum hull form with minimum wave resistance by using the practical application of one minus prismatic. In this algorithm the potential-based panel method was adopted to get the wave resistance coefficient as the objective function and SQP method was applied as an optimizer to get the optimum hull form. As an target ship, the series 60(CB=0.6) was taken into account and LBP(length between perpendiculars) of the ship was changed in the direction including a central parallel portion. To verity the validity of this study, the results of the numerical analyses were compared with experimental data.

In the present study, numerical analysis algorithm for the hull form optimization was taken into account using optimization algorithm. In this algorithm the sequential quadratic programming method was applied as an optimizer and the potential-based panel method was adopted to get the wave resistance coefficient as the objective function. The hull form was modified using the B-spline surface modeling technique during the whole optimization process. The developed numerical analysis algorithm was applied to a passenger ship and the optimized ship were compared with the original ship.

In the present study, numerical analysis algorithm for the hull form optimization was taken into account using optimization algorithm. In this algorithm the sequential quadratic programming method was applied as an optimizer and the potential-based panel method was adopted to get the wave resistance coefficient as the objective function. The hull form was modified using the B-spline surface modeling technique during the whole optimization process. The developed numerical analysis algorithm was applied to the 300K VLCC and the optimized ship were compared with the original ship.

In this paper a study on prediction of the wave resistance performance of a very large crude oil carrier(300K VLCC) was taken into account according to the changes in L/B/T. The wave resistance of the ship was calculated using the potential based panel method in which exact nonlinear free surface boundary conditions and the trim and sinkage were considered. The panel cutting method were implemented to generate the hull surface panel and the free surface panel were generated using the variable free surface method. The numerical analysis was carried out according to the 12 different ships. The wave resistance coefficients and the wave patterns of the 12 different ships were compared with each other. As a result the wave resistance of a ship was found to be significantly affected in L/B than T.

In the paper an efficient numerical algorithm to predict the flow phenomena around the water-jet propulsion system was described. The potential-based flow analysis method was adopted to predict the velocity and the pressure on the inlet duct of the water-jet propulsion system. The method employed normal dipoles and source distributed on the solid surface such as the inlet duct and the tracked vehicle. The inlet duct and outlet open boundary surfaces were introduced where the sources and dipoles were distributed to define a closed boundary surface. The developed numerical algorithm was applied to a tracked vehicle propelled by the water-jet propulsion system with the different IVR(inlet velocity ratio). The results by the numerical analysis were compared with the experimental data in order to verify the feasibility of the proposed numerical algorithm.

In the present study, numerical algorithms for a very large crude oil carrier(300K VLCC) were taken into account. The potential flow analysis method was adopted to predict the flow pattern and the fluid force around a ship. The exact nonlinear free surface boundary condition were compared to predict the wave system generated by the ship and the trim and sinkage state of the ship also were considered. In order to deal with complex geometries of the 300K VLCC the panel cutting method was adopted to generate the ship surface panel and the variable free surface panel method was taken applied to generate the free surface panel. The developed numerical analysis algorithm were applied to the 300K VLCC and the results predicted by the numerical analysis were compared with the experimental data

본 연구의 주목적은 쌍동선형의 조파저항성능을 평가할 수 있는 수치해석 프로그램을 개발하는 것이다. 개발된 프로그램을 이용하여 비대칭과 대칭인 단동선형을 가진 서로 다른 두 가지 쌍동선에 대하여 수치계산을 수행하여 저항성능을 평가 하였다. 타당성 검증을 위해서 수치해석 결과 중 선수와 선미에서의 침하량, 트림 그리고 조파저항 계수를 수조모형시험 결과와 비교하였다. 이러한 비대칭 그리고 대칭 선형이 가지는 쌍동선의 유체역학적 특성에 관한 비교분석 자료는 향후 선형개발 시 충분한 활용 가치가 있다고 판단된다.

In the present study, numerical algorithms for a high-speed planing ship were taken into account. The Rankine source panel method was applied to predict a flow phenomena around a ship. The Kelvin type free surface boundary condition and the exact nonlinear free surface boundary condition were compared to predict the wave system generated by the ship and the trim and sinkage state of the ship also were introduced. In order to deal with complex geometries of the planing ship the panel cutting method was adopted. The developed numerical analysis algorithm were applied to the R/V Athena ship and the numerical results were compared with the experimental results.

This study develops an efficient numerical algorithm to predict wave-resistance performance of a catamaran hull. The developed numerical algorithm is applied to evaluate wave-resistance performance for two different twin hull forms with a asymmetric and a symmetric mono hull. Numerical calculations and model tests are compared to validate a developed numerical algorithm adopted in the current work. Comparisons are carried out through the sinkage at the bow and stern, the trim and the wave-making resistance coefficient. Model test is performed in order to verify the numerical results. The comparative analysis study regarding hydrodynamic characteristic of different twin hull forms is worthy of application in the catamaran hull form development stage.

본 연구에서는 개발된 선미부에 수직날개를 부착한 선박의 조파저항성능을 예측할 수 있는 수치해석기법의 검증에 관한 것이다. 수치해석기법은 비점성 유동장 해석기법인 랜킨소오스 패널법과 와류격자법을 사용하여 개발하였으며, 자유수면 경계조건의 비선형성은 반복해법을 사용하여 만족시켰고, 선박의 트림과 침하량을 구하는 알고리즘을 포함하고 있다. 수치해석을 위한 선체표면의 패널을 생성하기 위하여 패널절단법을 사용하였다. 4000TEU 컨테이너 운반선을 대상 선박으로 하여 선미부 6개소의 서로 다른 위치에 수직날개를 부착하여 수치해석을 수행하였으며, 수치해석기법의 타당성을 검증하기 위하여 상용 점성 유동장 해석 프로그램인 FLUENT를 사용하여 선체 주위의 점성 유동장을 계산하였고, 모형시험을 수행하여 얻은 실험 결과를 수치해석 결과와 서로 비교하였다.

최적화기법과 선형변환 자동화기법을 도입하여 고속 중형 Ro-Pax선박의 조파저항성능을 향상시킬 수 있는 선형설계방법에 대하여 연구하였다. 최적화기법으로는 SQP(sequential quadratic programming)을 적용하였으며, 선형변환 자동화기법으로는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)기법을 적용하였다. 목적함수인 선박의 조파저항성능을 예측하기 위하여 비선형 자유수면 경계조건과 선체의 침하량을 고려한 비점성 유동 해석 기법인 패널법을 적용하였다. 기준선형에 대하여 선형최적화를 수행하였으며 그 결과로 도출된 최적선형에 대하여 모형선을 제작하여 모형시험을 수행하였다. 기준선형과 최적선형에 대한 수치해석을 수행하여 얻은 결과와 최적선형에 대한 모형시험을 수행하여 얻은 결과를 서로 비교하였다.

본 연구에서는 최적화기법과 전산유체역학의 기술을 이용하여 저항의 관점에서 최적의 형상을 가지는 선형을 개발하는 알고리즘을 개발하였다. 최적화기법으로는 SQP(sequential quadratic programming)을 사용하였으며, 목적함수인 저항을 구하기 위하여 먼저 조파저항은 비선형 자유수면 경계조건을 고려한 선체주위 포텐셜유동을 계산할 수 있는 수치해석기법인 상 방향 패널이동법을 사용하였고, 선체에 미치는 전 저항을 구하기 위하여 ITTC 1957년 모형선-실선상관곡선을 이용하였다. 선형최적화 과정 중의 선체의 변경이나 계산 격자의 생성은 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)기법을 사용하여 구현하였다. 이와 같은 방법을 사용하여 개발된 선형최적화 기법의 타당성을 검증하기 위하여 선형이 비교적 잘 알려진 건형인 Wigley선형과 Series 60(CB=0.6)선형에 대하여 설계속도 Fn=0.316에서 선형최적화를 위한 수치해석을 수행하고 그 결과를 초기선형과 서로 비교하였다.

본 연구에서는 자유수면 위를 고속으로 항주하는 트랜섬 선미를 채택한 선박에 의하여 발생되는 선박주위 및 트랜섬 선미 끝단에서의 비선형 자유수면 경계조건식을 만족하는 자유 수면에서의 파형을 해석하는 수치해석 기법에 대하여 연구, 선체주위 유동해석프로그램을 개발하였다. 개발된 수치해석 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 고속선인 Athena선형, KCS(KRISO container ship)선형에 대하여 수치해석을 실시하였으며, 그 결과를 모형시험에 의하여 계측된 실험결과와 서로 비교하였다.

선박의 조종성능은 선체와 프로펠러 그리고 하의 상호작용에 의하여 결정되며 선박의 항해 시 선박의 안전성과 밀접한 관계를 가지고 있다. 그 중에서 선체에 부착된 타의 성능은 선박의 조종성능과 직접적인 관계를 가지고 있으며, 타에 의한 선박의 조종성능을 향상시키기 위하여 특수타를 채택하는 사례가 늘어가고 있는 실정이다. 본 논문에서는 특수타의 일종인 플랩타의 2차원 단면에 대한 연구를 수행하였다. 플랩타의 성능을 예측하기 위하여 주날개의 받음각과 플랩의 각도를 바꾸어 가면서 모형실험을 수행하였으며 모형실험 시 유동장내의 속도분포를 얻기 위하여 PIV 계측기법 중 동일임자 추적법의 하나인 2프레림 입자추적법을 사용하였다. 모형실험은 Re=1.027×104에서 수행하였으며, 계측된 결과들을 서로 비교하였다.