수중 프로펠러의 비공동 광대역소음 예측 연구

Abstract

선박 및 함정의 고속, 대형화 및 요구조건 강화추세에 따라 유동소음의 중요성이 강조되고 있다. 특히, 잠수함의 유동소음성능은 전략적 가치의 척도가 되는 특수성능으로써 작전운용성, 생존성에 지대한 영향을 미친다. 주요 유동소음원인 수중 프로펠러에서 발생하는 소음은 크게 공동, 비공동소음으로 구분한다. 이때 작전심도 및 운항속도에 따라 공동소음은 발생하지 않으며 고속, 대형화가 예상되는 미래잠수함의 경우 비공동소음의 범위 및 비중이 더욱 증가한다. 수중 프로펠러의 비공동소음은 회전익 통과주파수의 정수배에서 발생하는 날개주파수소음(Blade Pasing Frequency; BPF)과 난류성분에 의해 나타나는 광대역소음(Broadband Noise)으로 구분되며 광대역소음의 경우 실험적 접근이 제한됨에 따라 해석적 예측기법의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는수중 프로펠러의 비공동 광대역소음 예측을 수행하였다. 주요 메커니즘d은 날개면 표면에서 발달한 난류경계층 내 난류섭동이 뒷날(Trailng-edge)을 지나면서 발생하므로 난류경계층의 모사를 위해 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics; CFD)를 활용하고 뒷날소음원 모사를 위해 FW-H(Ffowcs-Wiliams and Hawkings) 음향상사법 Formulation 1B를 이용하였다. 수중 프로펠러의 기초요소인 날개단면을 대상으로 비교검증을 통해 해석절차를 정립하고 E1619 수중 프로펠러에 대해 비공동 광대역소음을 예측하였으며 대형 캐비테이션 터널(Large Cavitation Tunel; LCT)에서의 실험결과와 비교해 그 유용성을 확인할 수 있었다.