Abstract
풍동시험 및 회귀식과 더불어 선박의 설계단계에서 상부구조물의 풍력 및 모멘트를 추정하기 위한 방법으로 수치해석이 사용되기 시작하였다. 그러나 상부구조물 주변의 그리드 의존성을 검증하기 위한 구체적인 접근방법은 제시되지 않았으며, 계산조건의 차이가 결과에 미치는 영향의 정도는 아직 체계적으로 규명되지 않았다.
따라서 그리드 민감도 분석에 대한 새로운 접근 방식이 수행됩니다. 계산된 결과에 대한 일부 계산 조건의 영향은 JBC(Japan Bulk Carrier) 모델과 함께 overset grid 기술이 있는 사내 솔버를 사용하여 조사되었습니다. 선체와 선루의 그리드 민감도를 별도로 검증하는 방법은 두 가지를 동시에 검증하는 방법과 동일한 결과를 얻을 수 있다. 상부 구조의 그리드 민감도 분석은 선체와 별도로 수행할 수 있습니다.
포괄적인 비교 연구에서는 탱크 크기의 막힘 효과가 미미함, 정상 상태 계산이 비정상 계산뿐만 아니라 추정할 수 있음, 벽 함수를 물체 표면에 적용할 수 있음, 입사 흐름의 바람 프로파일의 차이 등 5가지 결과를 보여줍니다. 전단유동의 운동량 적분에 기초한 정규화에 의해 회복될 수 있으며, 1.0×106 그 이상이면 레이놀즈수 효과를 고려할 필요가 없다. 다른 선박 유형에 대한 계산도 수행됩니다.
계산 결과는 측정 데이터와 잘 일치하는 반면 회귀식은 측정 데이터와 차이가 있는 경우가 있습니다. 위의 연구는 정상 상태 CFD 해석이 다양한 선박 유형에 대한 풍동에서 선박 모델의 풍력 및 상부 구조 모멘트를 추정하는 데 가능하고 실행 가능함을 보여주었습니다.
In addition to wind tunnel tests and regression formulae, numerical simulation has begun to be used at the design stage of ships as a method for estimating the wind force and moments of superstructures. However, no specific approach has been proposed to verify the grid dependence around superstructures, and the degree to which differences in computational conditions affect the results has not yet been systematically clarified. Therefore, a new approach to grid sensitivity analysis is carried out. The effect of some computational conditions on the computed result is investigated using an in-house solver with an overset grid technique with a Japan Bulk Carrier(JBC) model. The method that verifies the grid sensitivity of the hull and the superstructures separately can obtain equivalent results to the method of simultaneously verifying both of them. The grid sensitivity analysis of the superstructures can be performed separately from the hull. The comprehensive comparative study reveals five findings: the blockage effect of the tank size is slight, the steady-state computation is capable of estimating as well as unsteady computation, wall function can be applied to object surfaces, a difference of wind profiles of incident flow can be recovered by the normalization based on the momentum integration in a shear flow, and the Reynolds number effect does not need to be considered if it is greater then 1.0×106. The computations for other ship types are also performed. The computed results show good agreement with the measured data, while the regression formula shows differences from the measured data in some cases. The above study has shown that steady-state CFD analysis is capable and viable in estimating the wind forces and moments of superstructures of a ship model in a wind tunnel for various ship types.
Keywords
바람의 힘과 모멘트, CFD 분석, 풍동, 상부구조, 그리드 민감도 분석,
Wind forces and moments, CFD analysis, Wind tunnel, Superstructures, Grid sensitivity analysis