펌프젯 추진기의 공동 비공동 유동소음에 대한 수치적 연구 (Numerical investigation on cavitation and non-cavitation flow noise on pumpjet propulsion)

서지정보

· 발행기관 : 한국음향학회
· 수록지 정보 : 한국음향학회지 / 42권 / 3호 / 250 ~ 261페이지
· 저자명 : 구가람, 정철웅, 설한신, 정홍석

초록

본 연구에서는 펌프젯 추진기를 대상으로 공동, 비공동 조건에서의 유동 소음원을 규명하기 위하여 추진기의각 구성품인 덕트와 스테이터, 로터에 의한 소음 기여도를 평가하였으며, 공동과 비공동 조건에서의 소음 수준을 비교하였다. 대형 캐비테이션 터널 내 Suboff 잠수함 선형과 펌프젯 추진기를 대상으로 균일혼상류 가정의 비정상 비압축성 Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 적용하였으며, 이상 유동을 모사하기 위해 Volume of Fluid(VOF) 기법과 Schnerr-Sauer 공동 모델을 적용하였다. 유동해석 결과를 기반으로 수중방사소음을 예측하기 위해 Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 방정식 기반의 음향상사법을 적용하였으며, 덕트와 스테이터, 로터로 구성된 3개의 비투과성 적분면과 추진기를 감싸는 형태의 2가지 투과성 적분면을 선정하여 소음 기여도를 평가하였다.
소음 예측결과로부터 스테이터는 전체 소음에 대한 직접적인 기여도는 낮으나 덕트와 로터에서의 유동 박리에 의한소음원 형성에는 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 유동이 박리되는 연직상방과 우측방향으로 소음이 크게 방사되었다. 또한 로터에서는 날개의 흡입면과 압력면 간의 압력 섭동에 의해 추진방향으로 소음이 크게 방사되었으며, 투과성적분면을 통해 체적 소음원인 공동의 효과를 반영할 수 있음을 확인하였다

영어초록

In this study, the noise contributions by the duct, stator and rotor, which are the propulsor components, are evaluated to identify the flow noise source in cavitation and non-cavitation conditions on pumpjet propulsion and the noise levels in both conditions are compared. The unsteady incompressible Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equation based on the homogeneous mixture assumption is applied on the suboff submarine hull and pumpjet propeller in the cavitation tunnel, and the Volume of Fluid (VOF) method and Schnerr-Sauer cavitation model are used to describe the two-phase flow. Based on the flow simulation results, the acoustic analogy formulated by Ffowcs Williams and Hawkings (FW-H) equation is applied to predict the underwater radiated noise. The noise contributions are evaluated by using the three types of impermeable integral surface on the duct, stator and rotor, and the two types of permeable integral surface surrounding the propulsor.
As a result of noise prediction, the contribution by the stator is insignificant, but it affects the generation of flow noise source due to flow separation in the duct and rotor, and the noise is predominantly radiated into the upward and right where the flow separations are. Also, the noise is radiated into the thrust direction due to pressure fluctuation between suction and pressure sides on the rotor blades, and the it can be seen that the cavitation effect into the noise can be considered through the permeable integral surface.

참고자료

· 없음