수중에서 빠른 속도로 운동하는 물체 주변에서 감압이 발생하며, 이로 인해 공동 핵이 팽창함으로써 캐비테이션이 발생한다. 캐비테이션이 발생하게 되면 소음 및 진동이 증가하며, 추진기의 경우 추진 성능이 저해되는 악영향을 초래하기 때문에 이에 대한 예측이 필요하다. 본 연구에서는, 캐비테이션 발생으로 인한 공동소음의 해석절차를 정립하고, 타원형 날개에 적용하였다. 먼저 전산유체역학 해석을 수행하여, 날개 형상 주위 유동장 정보를 도출하였다. 공동 핵 밀도 함수를 활용하여, 핵의 초기 반경 별로 개수를 계산하였고 이들을 압력 강하가 큰 날개 끝 전류에 랜덤하게 배치하였다. 이후 공동소음 해석을 위해 각각의 핵에 대하여 Lagrangian 관점에서 버블 다이나믹스를 활용하였고, 계산된 공동의 거동으로부터 소음해석을 수행하였다. 공동소음은 광대역 소음의 특성을 가지는 것을 확인하였으며, 최종적으로 선박해양플랜트연구소(KRISO)의 대형캐비테이션터널(LCT)에서 수행된 실험 계측결과와의 비교를 통해 검증을 수행하였다.

원심 해수냉각 펌프를 분석하기 위하여 다른 운전 유량에 대한 캐비테이션 거동을 조사하였다. 3D 2상 해석은 ANSYS-CFX 상 용코드로 수행되었다. 해석에는 k-ε 난류와 Rayleigh-Plesset cavitation 모델이 사용되었다. 수치 예측에 기초하여 세 가지 토출 유량값에 대 하여 헤드 드롭 특성곡선이 작성되었다. 더 높은 유량에서 임펠러는 버블 캐비테이션에 보다 취약하다. 0.7Q, Q 및 1.3Q(Q: 설계 유량)에서 작동하는 펌프의 3 % 헤드 드롭 위치는 각각 NPSHa 1.21 m, 1.83 m 및 3.45 m에 해당한다. 증기 기포의 볼륨이 예측되고 캐비테이션의 위치는 임펠러 내에서 발생하는 캐비티를 시각화하여 예상하였다. 또한, 압력계수와 날개 부하 분포가 구체적으로 제시되어 캐비테이션이 펌프 운전에 미치는 해로운 영향을 나타냈다. 또한, 압력계수 분포와 날개부하 차트가 구체적으로 제시되어, 펌프 운전에 캐비테이션이 미치는 해로운 영향을 나타냈다.

A hydraulic system is a driving or transmission system that uses high pressure hydraulic fluid to power hydraulic machinery. It refers to the transfer of energy from flow and pressure. A hydraulic pump is a mechanical source of power that converts mechanical power into hydraulic energy. Cavitation is the formation of vapor cavities in liquid that are the consequence of forces acting upon the liquid. It usually occurs when a liquid is subjected to rapid changes of pressure that cause the formation of cavities where the pressure is relatively low. In this study, a cavitation was measured when the vane pump is rotating. The rotation speed of the vane pump was tested at 1000 rpm to 5000 rpm. At that time, the temperature and pressure of each hydraulic oil were changed and controlled. The results show that flow rate and noise are changed when cavitation occurs.

A hydraulic system is a drive or transmission system that uses high pressure hydraulic fluid to power hydraulic machinery. It refers to the transfer of energy from flow and pressure. A hydraulic pump is a mechanical source of power that converts mechanical power into hydraulic energy. Cavitation is the formation of vapor cavities in a liquid that are the consequence of forces acting upon the liquid. It usually occurs when a liquid is subjected to rapid changes of pressure that cause the formation of cavities where the pressure is relatively low. In this study, a cavitation was measured when the vane pump is rotating. The rotation speed of the vane pump was tested at 1000 rpm to 5000 rpm. At that time, the temperature and pressure of each hydraulic oil were changed and controlled. The results show that flow rate and noise are changed when cavitation occurred.

본 연구에서는 캐비테이션에 의한 부식에 강한 도료를 개발하기 위하여 고탄성의 우레탄 수지에 내마모 성능을 향상시키기 위한 첨가제로서 Multi wall과 Single wall type의 Carbon nano tube(CNT)와 Spherical과 Fiber type의 Graphite 나노 입자를 첨가하여 물성과 캐비테이션에 대한 저항성, 작업성 등을 비교 평가하였다. 나노 입자로서 Graphite에서는 캐비테이션 저항성(t50)이 Spherical type(t50 182min)보다는 Fiber type(t50 292min)이 높은 캐비테이션 저항성을 갖는 것으로 관찰되었다. 또한 CNT에서는 Single wall type의 캐비테이션 저항성(t50 286min)이 Multi wall보다는 더 높은 것으로 관찰되었다. 나노 입자중에서 가격 및 캐비테이션 저항성을 감안하면 가장 최적의 나노 입자는 Fiber type의 Graphite로 관찰되었다. 도료의 작업성 평가에서 수동 작업에 의해 제작된 표면은 매끈한 표면을 가지고 있으나 Spray 작업에 의해 제작된 표면은 표면이 균일하지 않으며 Spray시 발생된 Dust가 표면에 고착된 형태로 관찰되었다.

본 연구에서는 캐비테이션에 의한 부식에 강한 도료를 개발하기 위하여 고탄성의 우레탄 수지에 내마모 성능을 향상시키기 위한 첨가제로서 Polypropylene glycol(PPG), Polycarbonate diol(PCD), Polycaprolactone polyol(PCL-1), Polycaprolactone-tetramethylene glycolether(PCL-2) 등 4가지 종류의 Polyol을 첨가하여 제조한 도료의 물성과 캐비테이션 저항성을 평가하였다. 합성된 도료의 물성을 비교한 결과 Polyol 중에서는 PCD을 첨가한 경우 경도와 내마모성이 높아 캐비테이션 저항성이 높을 수 있는 물성을 가진 것으로 나타났으나 고점도를 가지고 있어서 도료화에 어려움이 있을 것으로 예상되어 점도가 낮은 도료를 위하여 PCL-1을 적절한 첨가제로 선정하였다. PCL-1이 첨가된 도료의 캐비테이션 저항성을 평가한 결과 저항성이 높은 것으로 나타났고 SEM을 이용하여 표면 분석을 통한 기공의 침식현상을 관찰하였다.

본 연구에서는 ALBC3 합금에 Ni기 자용성 합금으로 내마모성 및 내캐비테이션 특성을 향상시키기 위하여 용사코팅 후 열처리를 실시하여 캐비테이션 특성을 평가하였다. 본 연구 결과, 자용성 합금 코팅층이 높은 경도를 나타내어 내마모성이 우수할 것으로 판단되나, 다공질의 조직으로 인해 열악한 내캐비테이션 특성을 나타냈다. 따라서 열처리 조건의 최적화가 중요하며, 본 조건에서는 열처리온도를 높여 자용성 합금 내 B와 Si의 유동성을 증가시킴으로써 기공이나 결함을 제거하여 특성개선 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.