캐비테이션과 가스 주입을 이용한 항력감소에 대한 수치적 연구
Numerical Investigation of Drag Reduction using Cavitation and Gas Injection
- 주제(키워드) 캐비테이션 , 슈퍼캐비테이션 , 가스주입법 , 항력감소 , Cavitation , Super-cavitation , Air injection , Drag reduction
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 손기헌
- 발행년도 2015
- 학위수여년월 2015. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000055515
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
본 연구에서는 캐비테이션 현상과 비응축성 기체 분사 기법을 이용한 수중 운동체의 항력감소에 대한 수치해석을 수행하였다. 캐비테이션 현상은 수중에서 운동하는 물체의 표면에서 나타나는 상변화 현상으로, 물체에 작용하는 항력을 감소시키는 효과가 있다. 수중 운동체의 표면에 비응측성 기체를 분사하는 가스 주입법 역시 항력을 감소시키는 효과를 나타낸다. 상용 유동 해석 프로그램인 FLUENT를 사용하여 캐비테이션 현상과 가스 주입법을 해석하는 모델을 선정하고, 수중 운동체의 항력 감소에 대한 수치해석 적 연구를 진행하였다. 캐비테이션 현상의 해석에는 다상유동 모델로 Mixture 모델을, 캐비테이션 현상의 적용에는 Singhal의 캐비테이션 모델을 사용하였으며, 난류의 효과를 포함하기 위해 Realizable 난류모델을 이용하였다. 기존의 실험 및 해석 결과와 비교하여 모델의 타당성을 검증하였다. 넓은 범위의 유속조건에서 캐비테이션 발생에 따른 항력 변화를 확인하고, 비응축성 가스 주입에 따른 항력 감소 효과는 가스 주입 위치와 질량유량의 영향을 고려하였다.
more초록/요약
Numerical simulation has bee conducted for the drag reduction of moving object in the water, using cavitation and gas injection simultaneously. The cavitation which is the phase change phenomena that occurred on the surface of moving object in the water, makes drag reduction effect. Non-condensable gas injection on a surface of moving object has drag reduction effect also. In this paper, a cavitation phenomena and gas injection method investigated numerically as a drag reduction method. The mixture multiphase model and Singhal’s cavitation model is selected for simulating cavitation, and turbulence model is combined in the commercial CFD software code FLUENT. The result of cavitation simulation is validated against existing experimental and numerical data. The effect of cavitation, location and mass flow rate of non-condensable gas to drag reduction are investigated.
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