The Journal of the Acoustical Society of Korea (한국음향학회지)

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Study on the analysis of model propeller tip vortex cavitation inception

모형 추진기 날개 끝 보텍스 캐비테이션 초생분석 연구

  • Received : 2018.10.19
  • Accepted : 2018.11.29
  • Published : 2018.11.30
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Abstract

In this study, the noise characteristics of the propeller tip vortex cavitation and its inception were analyzed experimentally. Generally, tip vortex cavitation is the first appeared cavity that occurs in a propeller. If propeller tip vortex cavitation is appeared, the level and characteristics of underwater radiated noise changes dramatically compared with the non-cavitating propeller. Therefore, it is very important to analyze the noise characteristics of the propeller cavitation and to detect the cavitation inception in the development of the propulsion system for military vessel and underwater weapon system. The change of noise characteristics due to the inception and growth of the propeller tip vortex cavitation was analyzed. Various imaging-noise measurement and analysis technique were used to determine the inception of propeller cavitation.

본 논문은 추진기 모형시험을 이용하여 추진기 날개 끝 보텍스 캐비테이션의 소음특성 및 추진기 캐비테이션 초생 (propeller cavitation inception) 분석에 관한 연구이다. 날개 끝 보텍스 캐비테이션은 일반적으로 추진기에서 가장 먼저 발생하는 캐비테이션으로 발생 유무에 따라 수중방사소음 수준과 특성이 달라진다. 특히 캐비테이션 초생 이후 선속이 높아짐에 따라 급격하게 소음수준이 증가한다고 알려져 있다. 그러므로 함정 추진기에서 날개 끝 보텍스 캐비테이션 발생을 지연시키는 것과 더불어 추진기 캐비테이션의 소음특성을 분석하고 캐비테이션 초생을 판단하는 것 역시 함정 및 수중무기체계의 추진기 개발에 있어 매우 중요한 문제라 할 수 있다. 본 연구는 추진기 날개 끝 보텍스 캐비테이션의 발생과 성장에 따른 소음특성 변화를 분석하고 다양한 영상-소음 계측 및 분석기법을 활용하여 추진기 캐비테이션 초생 판단기법을 제시하였다.

Keywords

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Fig. 1. Schematic diagram of the KRISO large cavitation tunnel.

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Fig. 2. Test set-up & model propeller.

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Fig. 3. Test condition & ship operating profile.

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Fig. 4. Propeller cavitation observation: (a) JA = 1.12, σA = 2.75 (b) JA = 1.12, σA = 1.50 (c) JA = 1.20, σA = 2.00 (d) JA = 1.20, σA = 1.50.

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Fig. 5. Propeller cavitation inception and related noise: Synchronized measurement results of image and noise.

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Fig. 6. Noise spectrum according to cavitation number: (a) JA = 1.12 (b) JA = 1.20.

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Fig. 7. DEMON analysis for JA = 1.12.

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Fig. 8. DEMON analysis for JA = 1.20.

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Fig. 9 Propeller cavitation inception diagram: visual detection & acoustic detection.

Table 1. Type and name of propeller cavitation.

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References

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