<글 : (주) 넥스트폼 이상철 부장 sclee@nextfoam.co.kr>
CFD(전산유체역학) 컨설팅 전문기업 ㈜넥스트폼의 선박성능해석 전용 프로그램 ESPER(Estimating Ship PERformance)를 소개합니다. ㈜넥스트폼은 소스가 공개된 CFD 라이브러리인 OpenFOAM을 기반으로 하는 종합 CFD 컨설팅 기업으로, 선박설계 시 빈번하게 수행되는 선박성능해석을 위한 프로그램 ESPER를 개발하여 제공하고 있습니다.
ESPER는 OpenFOAM의 비압축성 단상유동 해석 솔버와 VOF(Volume of Fluid) 기법을 이용한 2상유동 해석 솔버를 기반으로 개발되었습니다. 또한 해석의 수렴성, 솔버의 안정성 및 작업의 효율성 향상을 위해 OpenFOAM의 기본 솔버를 개선하였고, 다양한 유틸리티와 기능들을 함께 제공하고 있습니다.
▣ 솔버 개선
• Rhie-Chow Interpolation 적용
• Non-orthogonal Correction 수정
• 난류 생성항 선형화 방법 개선
• 경계면 반사파 감쇠
▣ Batch Run
• 프로펠러 전진비 시리즈 계산
• 저항 속도 시리즈 계산
▣ 병렬연산/사용자 수 무제한
▣ 격자 변환 Utility
• 외부 격자(STAR-CCM+, Fluent, CFX 등)를 OpenFOAM 격자로 변환
▣ 후처리 자동화 Script
• 해석결과 이미지 생성(Wave Contour, Pressure Contour 등)
ESPER의 구성은 선박성능해석에 필요한 프로펠러 단독성능해석(POW), 저항해석(Resistance) 및 자항해석(Self Propulsion) 모듈들로 이루어져 있습니다.
프로펠러 단독성능해석(POW)
프로펠러 단독성능해석을 위해 정상상태(Steady State)의 3차원 비압축성 단상 유동해석 솔버를 적용하였고, RANS 난류모델과 프로펠러 회전을 위한 MRF(Moving Reference Frame) 소스를 지원합니다.
<프로펠러 단독성능해석 결과>
<전진비에 따른 프로펠러 단독성능해석 결과>
저항해석(Resistance)
저항해석을 위해 이중선체(Double Body)와 자유수면 계산을 지원하며, 선박의 자세(Trim/Sinkage) 계산을 위한 6자유도운동 라이브러리를 지원합니다. 또한 계산의 정확성을 높이기 위해 원방경계면에서 발생되는 반사파를 감쇠시키는 기능을 적용하였습니다.
<KCS 및 JBC 선형의 저항해석 결과 - Wave Pattern>
<KCS 및 JBC 선형의 저항해석 결과 – Total Resistance>
자항해석(Self Propulsion)
자항해석을 위해 프로펠러 회전에 의한 추진력을 추가하는데 있어 Body Force, MRF 및 Sliding Mesh의 3가지 적용방법을 사용할 수 있습니다. Body Force 방법은 Actuator Disk Model(또는 Virtual Propeller Model)을 사용하는 방법이고, MRF와 Sliding Mesh 방법은 초기에 계산시간을 줄이기 위해 MRF 방법으로 일정시간 계산한 후 Sliding Mesh 방법으로 전환하여 프로펠러 모델을 직접 회전시키는 방법입니다.
<제품 문의>
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