잠수함에서 발생하는 수중방사소음은 적함의 소나에 의해 피탐될 확률과 직결되며, 잠수함 저소음화 방안은 생존성 향상을 위해 필수적이다. 최신 잠수함의 경우 기계류 소음저감 및 고속/대형화가 진행됨에 따라 선체 주위에 발생하는 유동소음에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 자유수면의 효과를 고려하여 잠수함 형상 주위에 발생하는 유동소음 수준을 예측할 수 있는 소음해석기법을 개발하였다. 잠수함이 자유수면 근처 운항시에 잠수함 주위 유동장의 교란에 의해 발생하는 난류유동소음과 쇄파버블에 의한 소음이 발생한다. 먼저 잠수함 주위 유동장 해석을 위해, VOF법 기반의 비압축성 이상유동(two-phase flow)해석을 수행하여 잠수함 주위 자유수면 형상과 유동장 정보를 도출하였다. 이후 난류유동소음해석을 위해 음향상사기법인 Permeable FW-H를 적용하였고, 쇄파버블 소음해석을 위해 유동해석에서 도출된 난류운동에너지 분포결과를 기반으로 쇄파버블 소음모델을 적용하였다. 최종적으로 개발된 유동소음 해석기법은 선박해양플랜트연구소(KRISO)의 대형캐비테이션터널(LCT)에서 수행된 잠수함 모형 유동소음계측 실험결과와 비교를 통해 검증을 수행하였다.

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.

Numerical solutions are presented for compressible fluid flow past a rotating elliptic cylinder in a medium at rest at infinity. Flowfields and acoustic waves emitted from rotating elliptic cylinder are directly simulated by the Lattice boltzmann method formulated by the Arbitrary lagrangian eulerian scheme. The flowfield is almost periodic after the calculation fully developed and studied by means of streamlines and equi-vorticity lines and by means of drag, lift and moment coefficients. The positive and negative vorticity is alternately occurred at the edge by those large vortexes. The acoustic waves propagate synchronizing with the rotation and increase with M3.5 of rotational speed of elliptic cylinder.

도시지역의 주거 건물들이 고층화 됨에 따라 강풍에 의한 풍소음에 대한 민원들이 많아지고 있다. 고층건물 거주자들은 풍소음에 대한 문제점에 대해 목소리를 높여왔으며, 또한 풍소음 및 기타 소음은 빌딩 거주자 및 이웃들에게 원성을 사왔다. 건물에 의하여 발생하는 각종의 문제점은 환경 및 인간에게 악영향을 미치지 못하게 하는 빌딩 건설에 대한 규제가 있으며, 또한 가정 환경에 있어서 고요하고 평화로움을 만끽할 개인적 권리가 있다. 바람에 의해 발생된 소음문제를 사전에 해결하기 위한 예측 방법으로는 모형실험이 가장 확실한 방법으로 들 수 있는데, 모형 실험을 풍소음에 적용하는데 있어서는 다음과 같은 요소들 때문에 매우 어려움을 격고있다. 즉 (1) 자연발생 바람, 기계소음과 건물에 의하여 발생하는 인위적 풍소음간의 구별의 어려움, (2) 모형실험에 있어서 서로 상반되는 Strouhal 수와 레이 놀드 수를 동시에 맞추기 위한 모델스케일의 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 Full Scale 시뮬레이션의 방법이 가장 타당하나 풍동 실험 등 물리 모델의 경우, 건물을 대상으로 할 경우는 그 크기 때문에 Full Scale 모 형은 실질적으로 거의 불가능 하다. 따라서 풍소음과 관련된 기존의 연구들은 대부분 기계 및 항공관련 연구에 집중되 어왔다. 그러나 최근 수치해석의 경우는 컴퓨터의 급진적인 발달로 그 계산시간이 급격하게 줄어 들어 Full Scale의 시뮬레이션이 가능하게 되었다. 그러나 빌딩주변에서 발생하는 바람에 의하여 발생하는 소음은 그 문제점이 상당히 큼에도 불구하고 이들을 수치해석에 의하여 시도된 예는 거의 없다. 따라서 본 논문은 이러한 점에 초점을 맞추어 단독건물, 건물의 모양, 크기 및 건물간격 등과 관련하여 각종 빌딩형태의 모델 주변에서의 압력장, 속도장과 풍소음장에 대한 예측을 수치 시뮬레이션을 통하여 수행하였다. 본 논문에서 사용한 수치해석 모델은 유동해석 즉 속도와 압력장은 LES Smagorinsky 모델을 사용하여 얻었고 풍소음 계산은 유동장해석은 SYSNOISE Rev 5.6 Beta를 사용하여 컴퓨터로 계산하였다.