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- 저자 : 여상재 (검색결과 5 건)
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여상재,홍석윤,송지훈,권현웅 해양환경안전학회 2020 해양환경안전학회지 Vol.26 No.6
The flow noise generated by hull appendages is directly related to the performance of the sonar in terms of self-noise and induces a secondary noise source through interaction with the propeller and rudder. Thus, the noise in the near field should be analyzed accurately. However, the acoustic analogy method is an indirect method that is not used to simulate the propagation of an acoustic signal directly; therefore, diffraction, reflection, and scattering characteristics cannot be considered, and near-field analysis is limited. In this study, the propagation process of flow noise in water was directly simulated by using the lattice Boltzmann method. The lattice Boltzmann method could be used to analyze flow noise by simulating the collision and streaming processes of molecules, and it is suitable for noise analysis because of its compressibility, low dissipation rate, and low dispersion rate characteristics. The flow noise source was derived using Reynolds-averaged Navier-Stokes equations for the hull appendages, and the propagation process of the flow noise was directly simulated using the lattice Boltzmann method by applying the developed flow-acoustic boundary conditions. The derived results were compared with Ffowcs Williams-Hawkings results and hydrodynamic pressure results based on the receiver location to verify the usefulness of the lattice Boltzmann method within the near-field range in comparison with other techniques. 선체 부가물에서 발생하는 유동소음은 자체소음 관점에서 소나의 성능과 직결되고, 추진기 및 방향타와 상호작용을 통해 2차 소음원을 야기해 근접장 범위의 엄밀한 분석이 요구된다. 하지만 유동소음 해석에 적용되는 기존의 음향상사법은 음향 신호의 전파를 직접 모사하지 않는 간접법에 해당해 회절, 반사, 산란 특성을 고려할 수 없으며, 근접장 해석이 제한적이다. 본 연구에서는 격자 볼츠만 기법을 적용해 수중환경 유동소음의 전파과정을 직접 모사하였다. 격자 볼츠만 기법은 분자의 충돌과 흐름 과정을 통해 유동소음을 해석하는 기법으로, 압축성과 낮은 소산율, 낮은 분산율의 특성을 가지고 있어 소음해석에 적합하다. 선체 부가물 형상을 대상으로 RANS 해석을 통해 유동소음원을 도출하고, 유동-음향 경계면을 적용한 격자 볼츠만 기법으로 유동소음의 전파과정을 직접적으로 모사했다. 도출된 결과를 수음점의 위치에 따라 FW-H 결과 및 유체동압력 결과와 비교를 통해 근접장에서 타 기법 대비 격자 볼츠만 기법의 유용성을 확인했다.
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여상재,홍석윤,송지훈,권현웅,설한신 해양환경안전학회 2018 해양환경안전학회지 Vol.24 No.7
Underwater noise radiated from submarines is directly related to the probability of being detected by the sonar of an enemy vessel. Therefore, minimizing the noise of a submarine is essential for improving survival outcomes. For modern submarines, as the speed and size of a submarine increase and noise reduction technology is developed, interest in flow noise around the hull has been increasing. In this study, a noise analysis technique was developed to predict flow noise generated around a submarine shape considering the free surface effect. When a submarine is operated near a free surface, turbulence-induced noise due to the turbulence of the flow and bubble noise from breaking waves arise. First, to analyze the flow around a submarine, VOF-based incompressible two-phase flow analysis was performed to derive flow field data and the shape of the free surface around the submarine. Turbulence-induced noise was analyzed by applying permeable FW-H, which is an acoustic analogy technique. Bubble noise was derived through a noise model for breaking waves based on the turbulent kinetic energy distribution results obtained from the CFD results. The analysis method developed was verified by comparison with experimental results for a submarine model measured in a Large Cavitation Tunnel (LCT). 잠수함에서 발생하는 수중방사소음은 적함의 소나에 의해 피탐될 확률과 직결되며, 잠수함 저소음화 방안은 생존성 향상을 위해 필수적이다. 최신 잠수함의 경우 기계류 소음저감 및 고속/대형화가 진행됨에 따라 선체 주위에 발생하는 유동소음에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 자유수면의 효과를 고려하여 잠수함 형상 주위에 발생하는 유동소음 수준을 예측할 수 있는 소음해석기법을 개발하였다. 잠수함이 자유수면 근처 운항시에 잠수함 주위 유동장의 교란에 의해 발생하는 난류유동소음과 쇄파버블에 의한 소음이 발생한다. 먼저 잠수함 주위 유동장 해석을 위해, VOF법 기반의 비압축성 이상유동(two-phase flow)해석을 수행하여 잠수함 주위 자유수면 형상과 유동장 정보를 도출하였다. 이후 난류유동소음해석을 위해 음향상사기법인 Permeable FW-H를 적용하였고, 쇄파버블 소음해석을 위해 유동해석에서 도출된 난류운동에너지 분포결과를 기반으로 쇄파버블 소음모델을 적용하였다. 최종적으로 개발된 유동소음 해석기법은 선박해양플랜트연구소(KRISO)의 대형캐비테이션터널(LCT)에서 수행된 잠수함 모형 유동소음계측 실험결과와 비교를 통해 검증을 수행하였다.
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Deep-reinforcement-learning-based hull form optimization method for stealth submarine design
여상재,홍석윤,송지훈 대한조선학회 2024 International Journal of Naval Architecture and Oc Vol.15 No.-
The stealth performance of submarines is closely related to their hull forms. In this study, an optimization method based on Deep Reinforcement Learning (DRL) was developed to design submarine hull forms, aimed at maximizing the stealth performance. The DRL optimization technique relied on the decision-making process of an agent for determining actions resulting in changes in the hull form, using stealth performance as the reward. The stealth performance of the submarine was evaluated through a Target Strength (TS) analysis model. Additionally, functional constraints of the examined hull forms were implemented in the optimization process, including geometric constraints related to the hull form and dynamic stability constraints pertaining to the hydrodynamic maneuvering characteristics. The TS of the final optimized hull form was 6.5 dB lower than that of the base model, indicating remarkable stealth performance and improved maneuverability. These results validated the effectiveness of the proposed DRL-based optimization method.
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