Abstract
This research presents an efficient method based on computational fluid dynamics (CFD) for estimating the resistance performance of a ship with a large settlement amount and a dynamic trim. The settlement of the inviscid flow analysis and the results of dynamic trim were used to set a large attitude for the ship prior to performing a viscous flow analysis; a viscous flow analysis was subsequently performed by Dynamic Fluid Body Interaction (DFBI). This method is termed as method I, in which a simple grating system can be used without employing the overset mesh technique by setting many attitudes before interpretation. Thus, method I is advantageous in reducing calculation time and improving calculation accuracy. The viscous flow analysis was performed using a commercial CFD code STAR-CCM+. Compared with the final convergence result, the first viscous flow analysis result of method I exhibited a variation of less than 1 % of resistance. The result was obtained by changing the gratings each time an attitude is changed at each calculation stage, based on the DFBI method provided to STAR-CCM+ using a simple grating system, which is not a superposed grating. This method is termed as method II. Compared with method II of resistance, method I exhibited a dif erence of 0.03-0.6 % for linear velocity. The results of method I were confirmed to be qualitatively and quantitatively appropriate through comparison with several trillion simulations.
본 연구에서는 큰 침하량과 동적트림을 가지는 선박에 대하여 전산유체역학(CFD)을 기반으로 하여 효율적인 저항성능 추정 방법을 제시하였다. 본 방법에서 효율적이라 함은 점성 유동해석 이전에 비 점성 유동해석의 침하량과 동적트림 결과를 이용하여 선박의 큰 자세를 설정하고 DFBI(Dynamic Fluid Body Interaction) 방법에 의한 점성 유동해석을 수행한 것이다. 본 방법을 방법I로 명하였다. 방법I는 해석 전에 큰 자세를 설정함으로 인해 중첩격자(Overset Mesh) 기법을 사용하지 않는 단순한 격자시스템(Fig. 3 참고)을 사용하면 된다. 이로 인해 방법I는 계산시간 단축 및 계산의 정도를 높일 수 있는 장점이 있다. 점성 유동해석은 상용 CFD 코드인 STAR-CCM+를 사용하였다. 방법I의 첫 번째 점성 유동해석 결과는 최종 수렴된 결과와 비교하였을 때 저항 값에서 최대 1 % 내에서 차이를 보임을 확인 하였다. 중첩격자가 아닌 단순 격자시스템에 의한 STAR-CCM+에서 제공하는 DFBI 기법을 활용하여 계산단계 별로 변화된 자세에 대하여 매번 격자를 변경하여 수렴된 결과를 도출하였다. 본 방법을 방법II로 명하였다. 방법II의 저항 값과 비교하였을 때 방법I은 선속에 따라 0.03 % ~ 0.6 %의 차이를 보였다. 방법I의 결과는 수조모형시험과의 비교를 통해서 정성적 그리고 정량적으로 타당함을 확인하였다.
