공동의 균질 혼합 모델을 이용한 잠수함 추진기 Propeller 날개 끝 와류 공동과 공동소음에 대한 수치적 고찰

Abstract

최근 수요자인 군의 전술적 필요성에 따라 대형, 고속 잠수함에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이러한 추세는 잠수함 주위의 유동에 의한 수중음향 에너지 방사를 증가시키기 때문에 필연적으로 잠수함의 피탐성을 최소화하기 위한 기술이 필요하다. 이러한추세에 따라, 저소음 수중 추진기의 개발이 필요하다. 특히, 잠수함의 고속운행 시 발생하는 공동 현상은 추진기의 성능을 감소시키고, 광대역 소음을 크게 증가시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 설계단계에서 활용할 수 있는 수중추진기 공동 소음을 예측할 수 있는 수치기법을 개발하고 수치모델에 따른 소음예측 민감도를 분석하고자 한다. 먼저, 상용코드인 Fluent v19.1 의 균질 혼합 모델(Homogeneous Mixture Model)과 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes)법을 적용하여 추진기 프로펠러에서 발생하는 공동을 모사하고, Lighthill 의 음향상사법에 기반하여 공동소음을 홀극소음으로 모델링하여 수중방사소음을 예측하였다. 예측결과는 실험결과와의 비교를 통하여 그 유효성을 확인하였다. 다음으로, 격자의존도와 난류모델, 공동모델 변화에따른 영향성 비교를 통해 소음예측결과의 변화를 비교하였다.