표제지
요약
목차
Nomenclature 8
1. 서론 14
1.1. 연구 배경 14
1.2. 선행 연구 15
1.3. 연구 목적 및 내용 16
2. 선박의 4 자유도 조종운동 18
2.1. 선박 조종운동의 수학적 표현 18
2.2. 4자유도 조종운동 방정식 20
2.2.1. 좌표계 20
2.2.2. 4자유도 조종운동 방정식 21
2.3. 조종운동 수학모델 23
2.3.1. 선체에 작용하는 유체력 23
2.3.2. 프로펠러에 기인하는 유체력 24
2.3.3. 조타에 기인하는 유체력 26
2.3.4. 선측 핀에 기인하는 유체력 29
3. 선측 핀 양항력 수치해석 30
3.1. 수치해석 조건 및 방법 30
3.1.1. 대상선 30
3.1.2. 핀 단독 양항력 수치해석 32
3.1.3. 선체에 부착된 핀 양항력 수치해석 34
3.2. 수치해석 결과 37
3.2.1. 수치해석 모델 검증 37
3.2.2. 핀 양항력 시뮬레이션 결과 39
3.2.3. 핀 양항력 시뮬레이션 결과 고찰 41
4. 선측 핀 받음각에 따른 선회성능 추정 48
4.1. 선측 핀을 고려한 조종운동 시뮬레이션 48
4.1.1. 시뮬레이션 모델 48
4.2. 선회 시뮬레이션 결과 50
4.2.1. 표준 35° 선회 시뮬레이션 및 모델 검증 50
4.2.2. 시뮬레이션 조건 53
4.2.3. 35° 선회 시뮬레이션-선측 핀 양의 방향 56
4.2.4. 35° 선회 시뮬레이션-선측 핀 음의 방향 60
4.2.5. 시뮬레이션 결과 고찰 64
5. 결론 65
참고문헌 67
Table 1. Hydrodynamic derivatives 24
Table 2. Coefficients related to propeller and rudder 29
Table 3. Principal properties of a DTMB 5415 31
Table 4. Boundary condition (fin w/o hull) 33
Table 5. Fin lift/drag simulation condition (fin w/o hull) 34
Table 6. Boundary condition (fin w/ hull) 36
Table 7. Fin lift/drag simulation condition (fin w/ hull) 36
Table 8. Grid test case 37
Table 9. Grid convergence index 38
Table 10. Comparison of resistance with EFD 38
Table 11. Difference of CD[이미지참조] 40
Table 12. Difference of CL[이미지참조] 40
Table 13. Comparison of turning performance 51
Table 14. Comparison of turning performance (delta 35deg vs. delta -35deg) 54
Table 15. Condition of side fin 55
Table 16. Turning performance index (fin positive direction) 58
Table 17. Turning performance index (fin negative direction) 62
Fig. 1. Expressions of ship maneuvering motions 18
Fig. 2. Coordinate systems of maneuvering motion 20
Fig. 3. DTMB 5415 hull model (w/ full appendage) 30
Fig. 4. Model of fin w/o hull 32
Fig. 5. Computational domain (fin w/o hull) 32
Fig. 6. Surface and volumetric mesh (fin w/o hull) 33
Fig. 7. Model of fin w/ hull 34
Fig. 8. Computational domain (fin w/ hull) 34
Fig. 9. Surface and volumetric mesh (fin w/ hull) 35
Fig. 10. Results of grid convergence test 37
Fig. 11. Wave pattern of fine gird 38
Fig. 12. CD according to angle of attack[이미지참조] 39
Fig. 13. CL according to angle of attack[이미지참조] 39
Fig. 14. Velocity contour around side fin (fin w/o hull) 41
Fig. 15. Velocity contour around side fin (fin w/ hull) 42
Fig. 16. Dynamic pressure contour around side fin (fin w/ hull) 42
Fig. 17. Comparison of streamline around side fin (0°, L: fin w/ hull, R: finw/o hull) 43
Fig. 18. Comparison of streamline around side fin (10°, L: fin w/ hull, R:fin w/o hull) 44
Fig. 19. Comparison of streamline around side fin (-10°, L: fin w/ hull, R:fin w/o hull) 44
Fig. 20. Comparison of streamline around side fin (20°, L: fin w/ hull, R:fin w/o hull) 45
Fig. 21. Comparison of streamline around side fin (-20°, L: fin w/ hull, R:fin w/o hull) 45
Fig. 22. Comparison of streamline around side fin (30°, L: fin w/ hull, R:fin w/o hull) 46
Fig. 23. Comparison of streamline around side fin (-30°, L: fin w/ hull, R:fin w/o hull) 46
Fig. 24. 4-DoF Manoeuvring simulation model 48
Fig. 25. Comparison of 35° turning trajectory 50
Fig. 26. Comparison of roll angle 51
Fig. 27. Comparison of yaw rate 51
Fig. 28. Comparison of turning trajectory (delta 35deg vs. delta -35deg) 53
Fig. 29. Comparison of roll angle (delta 35deg vs. delta -35deg) 53
Fig. 30. Comparison of yaw rate (delta 35deg vs. delta -35deg) 54
Fig. 31. 35° turning trajectory (fin positive direction) 56
Fig. 32. Roll angle (fin positive direction) 57
Fig. 33. Yaw rate (fin positive direction) 57
Fig. 34. Ship speed (fin positive direction) 57
Fig. 35. Surge speed (fin positive direction) 58
Fig. 36. Sway speed (fin positive direction) 58
Fig. 37. 35° turning trajectory (fin negative direction) 60
Fig. 38. Roll angle (fin negative direction) 61
Fig. 39. Yaw rate (fin negative direction) 61
Fig. 40. Ship speed (fin negative direction) 61
Fig. 41. Surge speed (fin negative direction) 62
Fig. 42. Sway speed (fin negative direction) 62