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1 저작자표시 - 비영리 - 변경금지 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 비영리. 귀하는이저작물을영리목적으로이용할수없습니다. 변경금지. 귀하는이저작물을개작, 변형또는가공할수없습니다. 귀하는, 이저작물의재이용이나배포의경우, 이저작물에적용된이용허락조건을명확하게나타내어야합니다. 저작권자로부터별도의허가를받으면이러한조건들은적용되지않습니다. 저작권법에따른이용자의권리는위의내용에의하여영향을받지않습니다. 이것은이용허락규약 (Legal Code) 을이해하기쉽게요약한것입니다. Disclaimer

2 Derivation of the novel scaling law for broad-band noise generated by propeller tip vortex cavitation

3 ii

4 .,., iii

5 .,.,,,. 3., 3 3.,. 1) / 2),.,.,. : iv

6 iii v vii xvi (similarity) (bubble counting techniques) / v

7 (Rayleigh-Plesset equation) (Rankine vortex model) (core inner region) (core outer region) (frequency scaling) (power spectral density scaling) ITTC A. 115.B. 121.C. TVC 128 Abstract 137 vi

8 , (line) / (, top view) (, reference condition) (a), (b) 1, (c) 2, (d) 3, (e) 4, (a) (top view) (b) (side view) cm. 31 vii

9 cm cm cm & 30cm. 3.5m/s cm & 45cm. 3.5m/s cm, 3.5m/s cm cm cm m/s 15cm 30cm m/s 15cm 45cm cm cm 10. viii

10 cm m/s 15cm 30cm m/s 15cm 45cm cm 3.5m/s ~ 100kHz m/s 15cm m/s 30cm m/s 45cm (3.5m/s) ITTC (5.0m/s). ( ) 1Hz 30cm (4.0m/s) ITTC ix

11 (5.0m/s). ( ) 1Hz 30cm (4.5m/s) ITTC (5.0m/s). ( ) 1Hz 30cm (3.5m/s) ITTC (4.5m/s). ( ) 1Hz 30cm (4.0m/s) ITTC (4.5m/s). ( ) 1Hz 30cm (3.5m/s) ITTC (4.0m/s). ( ) 1Hz 30cm (3.0m/s) ITTC (4.5m/s). ( ) 1Hz 45cm.. 60 x

12 -37. (3.5m/s) ITTC (4.5m/s). ( ) 1Hz 45cm (4.0m/s) ITTC (4.5m/s). ( ) 1Hz 45cm (3.0m/s) ITTC (4.0m/s). ( ) 1Hz 45cm (3.5m/s) ITTC (4.0m/s). ( ) 1Hz 45cm (3.0m/s) ITTC (3.5m/s). ( ) 1Hz 45cm (15cm ) ITTC xi

13 (30cm ). ( ) 1Hz 3.5m/s (15cm ) ITTC (45cm ). ( ) 1Hz 3.5m/s (3.5m/s) ITTC (5.0m/s). ( ) 1Hz 30cm (4.0m/s) ITTC (5.0m/s). ( ) 1Hz 30cm (4.5m/s) ITTC (5.0m/s). ( ) 1Hz 30cm (3.5m/s) ITTC (4.5m/s). ( ) 1Hz 30cm.. 72 xii

14 -48. (4.0m/s) ITTC (4.5m/s). ( ) 1Hz 30cm (3.5m/s) ITTC (4.0m/s). ( ) 1Hz 30cm (3.0m/s) ITTC (4.5m/s). ( ) 1Hz 45cm (3.5m/s) ITTC (4.5m/s). ( ) 1Hz 45cm (4.0m/s) ITTC (4.5m/s). ( ) 1Hz 45cm (3.0m/s) ITTC xiii

15 (4.0m/s). ( ) 1Hz 45cm (3.5m/s) ITTC (4.0m/s). ( ) 1Hz 45cm (3.0m/s) ITTC (3.5m/s). ( ) 1Hz 45cm (TDC, top dead center) (, azimuth angle) (least square method) (least square method) ITTC. -1. xiv

16 . 103 xv

17 -1. 15cm. (celsius) 9. case cm case cm case cm cm cm cm. 9. case cm case cm case xvi

18 cm & 30cm m/s, case cm & 45cm m/s, case cm & 30cm m/s, case cm & 45cm m/s, case cm, 30cm 45cm m/s, 4.0m/s 4.5m/s xvii

19 . 30cm. (fitting) cm. (fitting) xviii

20 . 1.,.,.. (TVC, tip vortex cavitation) (CIS, cavitation inception speed) (URN, underwater radiated noise),., (1 ~ 100kHz) [1, 2]. -1. [3]. 1) (local vorticity). 2). 3) (growth), (elongation), (split), (collision) (collapse). 1

21 4). 5). 6) (boundary layer) (Reynolds number). 그림 -1. [4]. 4). 3) (communication system). -2. (IMO, international maritime organization). 2

22 그림 -2. [5]...,. 1), 2, 3) 6). [6]... (, the number of bubbles generated per unit time) (inflow 3

23 velocity) 3. /,.,. 2.., /, ( ),. 4

24 ) 2), / (reference condition) (target condition). (geometric similarity) 15cm, 30cm 45cm (span length) 4412 (NACA 4412 elliptic hydrofoil) ( / / ) (test section) (KRISO, Korea Research Institute of Ship & Ocean engineering).,. C.Park[7]. (hydrophone, B&K 8103). (cavitation inception number) (visual observation), (acoustic measurement). (, scaling exponent)[8 10] 5

25 .. 1) 2) 3).. 3.5m/s, 4.0m/s 4.5m/s. (nuclei distribution) (, angle of attack). 15cm 30cm, 1 : 2 (scale ratio) 30cm 45cm 15cm 45cm, 1 : 3. (flow interaction) (wall effect) 2 (CFD, computational fluid dynamics).., / A.Oshima[6] (ITTC, international towing tank conference) [11],. 6

26 (). 1) (high speed camera) 2). 2. K.Park[12] T. O hern[13] (tip vortex line) (diffusion). J.Park[14] (random), () (vortex core)() (pressure gradient) (buoyancy) (hydrodynamic force). (roughness) (, scaling effect) (inception) [15],. O.Bjorheden[15] [16], KMW(karlstads mekaniska werkstad) (pressure coefficient). KMW (potential power) (acoustic power). 7

27 . 1), 2) / (pressure difference) (cavitation number) 3). KMW,. 1) 0.5 2) 0.6 3) 4) 4)... J.Park [17]. (dimensional analysis),.. ( ) ( 8

28 ) H.Kamiirisa[18] 10 [19] (,, )..,. J.Park[17]. [15] 3 (similarity)[9]. 9

29 3. (frequency) (Rayleigh time)[19, A] [15, 16].. max max (-1) s, m. max, /.. max max (-2). (-1) (-2) max (, circulation), (, vortex core radius) (, characteristic time) [9].. Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS), (Rayleigh-Plesset equation)[20 24], (Rankine vortex model)[25] (spectrum of nuclei)[26] (numerical scheme). (flow field) 10

30 .. 3., (mechanism) ( ). ( ).. [8]. log log log log (-3), 1, 2. (cavitation number). 3 (-4). 11

31 (-4), (saturated vapor pressure),. (-5) [27]. (-5) (c, chord length), (kinematic viscosity) (, dynamic viscosity).. 1) (, cavitation inception number at one inflow velocity condition) /., ( ). 2) (, cavitation inception number at other inflow velocity condition) ( ) 1).,,, (-3). 3dB ( : 5 ~ 12.5kHz)[10]. 3) 1) (, shooting cavitation number at one inflow velocity 12

32 condition). 1) ( ). ( ). 4) 2) (, shooting cavitation number at other inflow velocity condition),,, 2) (-3). ( ) ,. 3 ( 1:2 1:3).,.. -1.,,. 13

33 그림 -1. 실제공동터널내받음각조절장치가부착된두개의수중날개를동시에 설치한모습. 은수중날개 1의받음각이며, 는수중날개 2의받음각이다. -1,.. 1) 2( ) 1( ). (, ). 2 ( ) /., 2 ( ). 14

34 2),. 1). 1 ( ) /., 1 ( ).,,, (-3). 3) 2( ) 1( ). 1). 2 ( ). 1) ( ). ( ). 4),. 1). 1 ( ),,, 2) (-3). ( ) (similarity) 15

35 [9]. 1) (geometric similarity) 2) (kinematic similarity) 3) (dynamic similarity) 4) (spectrum of nuclei), (the same planform and section profiles) ( : 15cm / 30cm / 45cm, : 1: 2: 3).,,. (streamline). (massless) [28]. (curvature),. (, thrust coefficient). (, lift coefficient) , (zero lift angle of attack),. 16

36 (, target angle of attack). 그림 (line) / [29].,,. 17

37 . 1.4., J.Park[17] (upstream) 1) (disturbed) (downstream) 2). Reynolds-averaged Navier-Stokes (,,, ) (realizable) [30]. (15cm ). (45cm )

38 -3,. 그림 Ⅱ-3. 공동터널내설치된두수중날개의기본계산환경 ( 상면도, top view). 기본계산환경에서하류에설치된큰수중날개를유입류속도에대해음의수직방향으로위치를변경시켜가며계산을수행할예정이다 그림 Ⅱ-4. 유입류속도에대한하류부수중날개주변 유동장 ( 기준조건, reference condition). 19

39 그림 Ⅱ-5. 유동장계산결과. (a) 표준조건, (b) 경우 1, (c) 경우 2, (d) 경우 3, (e) 경우 4,. 20

40 (reference condition) (, perpendicular distance),. -3 (31.25cm, 14cm), (93.75cm, 45cm)., 31cm ( ). (standard condition). 5cm -5.. ( ) -5 (extraction) ( ) 3( ) 21

41 . 그림 Ⅱ-6. 각모의조건들에서보텍스선에따른유속 분포. 그림 Ⅱ-7. 각모의조건들에서보텍스선에따른압력 분포. 22

42 cm 13.75cm ~ 15cm. (rectangular plate) -8. 그림 Ⅱ-8. 두수중날개의최적위치. (a) 상면도 (top view) (b) 측면도 (side view). -3 ~ -5. (KRISO, korea research institute of ships and ocean) [7] ( -8 ) 23

43 . 3.0m/s. (thin). 15cm 45cm (acceptable) 15cm 30cm 30cm 45cm. 24

44 4.. ( ) (rectangular test section). 12m/s 10 ~ 200kPa [7]. 15cm, 30cm 45cm.. 15cm 45cm., 15cm 30cm (1 : 2 ) 15cm 45cm (1 : 3 ) cm, 30cm 45cm 3 /. 15cm m, 30cm m 45cm m. 15cm, 30cm 45cm -1, cm 9.,. 30cm 14.5., 25

45 표 Ⅱ-1. 15cm 스펜길이수중날개에대한유입류속도별초생공동실험조건. 수 온은섭씨 (celsius) 9 도. 기준조건은 case 3. Case Inflow speed Reynolds number Inception pressure Inception number 표 Ⅱ-2. 30cm 스펜길이수중날개에대한유입류속도별초생공동실험조건. 수 온은섭씨 14.5 도. 기준조건은 case 4. Case Inflow speed Reynolds number Inception pressure Inception number 표 Ⅱ-3. 45cm 스펜길이수중날개에대한유입류속도별초생공동실험조건. 수 온은섭씨 23.8도. 기준조건은 case 4. Case Inflow Inception Inception Reynolds number speed pressure number cm 26

46 23.8.,. P.Andres[31]. ( -1, -2-3) (-3). 15cm, 30cm 45cm -4, 표 Ⅱ-4. 15cm 스펜길이수중날개에대해실험적으로결정된상사지수. Case Scaling exponent 1 & & & Average 표 Ⅱ-5. 30cm 스펜길이수중날개에대해실험 적으로결정된상사지수. Case Scaling exponent 1 & & & & & & Average

47 표 Ⅱ-6. 45cm 스펜길이수중날개에대해실험 적으로결정된상사지수. Case Scaling exponent 1 & & & & & & Average , ~ 0.4. B.McCormick[8] (semi-empirical formula). (planform) (desinent) () Blasius H.Schlichting[32] (fully turbulent boundary layer) 1/7th Y.Shen[9]. 0.5m/s., (-3).. Y.Shen[9] 0.2 ~

48 -4, , 30cm,,. 2 3 (,, 3 ). 15cm, 30cm 45cm -7, 표 Ⅱ-7. 15cm 스펜길이수중날개에대한유입류속도별날개끝보텍스공동촬영실험조건. 수온은섭씨 9도. 기준조건은 case 3. Shooting Inflow Shooting Case Reynolds number cavitation speed pressure number B.McCormick[8] (, (-3) ). 15cm, 29

49 표 Ⅱ-8. 30cm 스펜길이수중날개에대한유입류속도별날개끝보텍스공동촬 영실험조건. 수온은섭씨 14.5도. 기준조건은 case 4. Case Shooting Inflow Shooting Reynolds number cavitation speed pressure number 표 Ⅱ-9. 45cm 스펜길이수중날개에대한유입류속도별날개끝보텍스공동촬 영실험조건. 수온은섭씨 23.8도. 기준조건은 case 4. Case Shooting Inflow Shooting Reynolds number cavitation speed pressure number cm 45cm -9,

50 그림 Ⅱ-9. 촬영공동조건에서의 15cm 스펜길이수중날개에대한유입류속도에따른날개끝보텍스공동형상. (scale ratio, 1 : 2 & 1 : 3). /. 3.5m/s. 3.5m/s 15cm, 30cm 45cm 15cm 3.5m/s, 4.0m/s 4.5m/s 4.0m/s, 4.5m/s 15cm, 30cm 45cm cm & 30cm (1 : 2) 15cm & 45cm (1 : 3) -10,

51 그림 Ⅱ-10. 촬영공동조건에서의 30cm 스펜길이수중날개에 대한유입류속도에따른날개끝보텍스공동형상. 32

52 그림 Ⅱ-11. 촬영공동조건에서의 45cm 스펜길이수중날개에대한유입류속도에 따른날개끝보텍스공동형상. 표 Ⅱ cm & 30cm 스펜길이의수중날개크기별초생공동실험조건. 수온 은섭씨 14.5 도. 유입류속도는 3.5m/s 로고정이며, 기준조건은 case 2 이다. Case Span length Reynolds number Inception pressure Inception number

53 표 Ⅱ cm & 45cm 스펜길이의수중날개크기별초생공동실험조건. 수온 은섭씨 23.8 도. 유입류속도는 3.5m/s 로고정이며, 기준조건은 case 2 이다. Case Span length Reynolds number Inception pressure Inception number case case 1. 30cm 15cm 30cm 45cm 15cm 45cm. [31] 표 Ⅱ-12. 수중날개크기변화에대해실험적으로결정된상사지수. Scale ratio Scaling exponent 1 : 2 (15cm and 30cm span hydrofoils) : 3 (15cm and 45cm span hydrofoils) (30cm 45cm ). (15cm ) (30cm 15cm 34

54 45cm 15cm ) (30cm 45cm ). 15cm & 30cm (1 : 2) 15cm & 45cm (1 : 3) -13, -14. 표 Ⅱ cm & 30cm 스펜길이의수중날개크기별날개끝보텍스공동촬영조건. 수온은섭씨 14.5도. 유입류속도는 3.5m/s로고정이며, 기준조건은 case 2 이다. Shooting Span Shooting Case Reynolds number cavitation length pressure number 1 2 표 Ⅱ cm & 45cm 스펜길이의수중날개크기별날개끝보텍스공동촬영 조건. 수온은섭씨 23.8도. 유입류속도는 3.5m/s로고정이며, 기준조건은 case 2 이 다. Case Shooting Span Shooting Reynolds number cavitation length pressure number cm 30cm cm 45cm m/s

55 . -9, 그림 Ⅱ cm & 30cm 스펜길이의수중날개크기에 따른각각의날개끝보텍스공동형상. 유입류속도는 3.5m/s 로고정. 그림 Ⅱ cm & 45cm 스펜길이의수중날개크기에 따른각각의날개끝보텍스공동형상. 유입류속도는 3.5m/s 로고정. 36

56 . (, vortex core radius) 0.8 [9] (inevitable). 3.5m/s () (bubble counting techniques) / (trailing edge) (event rate) (resolution). 15cm 29, 30cm 27 45cm 22., 37

57 그림 Ⅱ-14. 하나의핵으로부터발생하는늘어진공기방울모습. 45cm 수중 날개, 3.5m/s 유입류속도에대한촬영조건에서획득된이미지들. 38

58 15cm 30cm 27, 15cm 45cm 22. ( 1ms, 15cm 29000, 30cm cm 22000) (1, 1000 ).. 10 (time average method) (1000 ). 1 15cm cm cm cm 30cm cm 45cm -19. 그림 Ⅱ cm 수중날개조건하에서유입류속도에따라 1 초간격으로 계측된발생한공기방울수분포. 39

59 그림 Ⅱ cm 수중날개조건하에서유입류속도에따라 1 초간격으로 계측된발생한공기방울수분포. 그림 Ⅱ cm 수중날개조건하에서유입류속도에따라 1 초간격으로 계측된발생한공기방울수분포. 40

60 그림 Ⅱ m/s 유입류속도조건하에서 15cm 와 30cm 수중날개에서 1 초간격으로계측된발생한공기방울수분포. 그림 Ⅱ m/s 유입류속도조건하에서 15cm 와 45cm 수중날개에서 1 초간격으로계측된발생한공기방울수분포. 41

61 그림 Ⅱ cm 수중날개조건하에서유입류속도별 10 초간격으로 시간평균기법이적용된발생한공기방울수분포. 화살표는구간들중 대표구간을나타낸다. 그림 Ⅱ cm 수중날개조건하에서유입류속도별 10 초간격으로 시간평균기법이적용된발생한공기방울수분포. 화살표는구간들중 대표구간을나타낸다. 42

62 그림 Ⅱ cm 수중날개조건하에서유입류속도별 10 초간격으로 시간평균기법이적용된발생한공기방울수분포. 화살표는구간들중대표 구간을나타낸다. 그림 Ⅱ m/s 유입류속도조건하에서 15cm 와 30cm 수중 날개에서 10 초간격으로시간평균기법이적용된발생한공기방울수분포. 화살표는구간들중대표구간을나타낸다. 43

63 그림 Ⅱ m/s 유입류속도조건하에서 15cm 와 45cm 수중날개에서 10초간격으로시간평균기법이적용된발생한공기방울수분포. 화살표는구간들중대표구간을나타낸다. -20 ~ ~ ~ -24,.. 10 (10 ), 1 10 (0 ~ ) 2 10 (1001 ~ ) cm 30cm 15cm 45cm. 15cm 30cm 45cm 15cm 30cm 15cm 45cm 44

64 15cm (fitting). 15cm 15cm 45cm 15cm. 표 Ⅱ cm, 30cm 그리고 45cm 수중날개에대해대푯값으로선택된구간에서 유입류속도에따른단위시간당발생한공기방울의수. D=0.15m 3.5m/s 4.0m/s 4.5m/s D=0.30m 3.5m/s 4.0m/s 4.5m/s 5.0m/s D=0.45m 3.0m/s 3.5m/s 4.0m/s 4.5m/s 표 Ⅱ m/s, 4.0m/s 그리고 4.5m/s 유입류속도에대해대 푯값으로선택된구간에서수중날개크기에따른단위시간당발생 한공기방울의수. =3.5m/s 0.15m 0.30m 0.45m =4.0m/s 0.15m 0.30m 0.45m =4.5m/s 0.15m 0.30m 0.45m

65 (peak). 1 ~ 100kHz [2]. (spectrogram)[33]. B&K 그림 Ⅱ cm 수중날개의 3.5m/s 유입류속도에대한촬영조건에서의 스펙트로그램. 46

66 -25 45cm 3.5m/s. (30 ) 10 ~ 20. (, time resolution) (, frequency resolution) Hz. (thin line).. 2 ~ 100kHz 그림 Ⅱ-26. 시간에따른 2 ~ 100kHz 구간에서적분된음압크기 ~ 100kHz. [2].,.. (background noise) 47

67 (, pressure amplitude threshold).. (multiple rebound) [19]. (steady-state). 15cm., 15cm 30cm 15cm 45cm. 30cm 45cm. 30cm cm -18. 표 Ⅱ-17. 음향학적으로계측된유입류속도에따른단위시간당발생한공기방울개수. 30cm 스펜길이수중날개에대한결과. 여기서시각적으로계측된결과는맞춤 (fitting) 전의실제발생한공기방울수. 1% 3% 5% 7% 9% visual 3.5m/s m/s m/s m/s

68 표 Ⅱ-18. 음향학적으로계측된유입류속도에따른단위시간당발생한공기방울개수. 45cm 스펜길이수중날개에대한결과. 여기서시각적으로계측된결과는맞춤 (fitting) 전의실제발생한공기방울수. 1% 3% 5% 7% 9% visual 3.0m/s m/s m/s m/s cm -17 (visual) cm 45cm 15cm cm -17 (visual). (30cm 3.5m/s & 45cm 3.0m/s) (integration range : 2 ~ 99kHz) 5%. 5%. 10. TVC. 10 TVC. 49

69 % 1 ~ 9%. 4.3.,. (non-cavitation), (cavitation inception) (developed cavitation) m/s (Welch s method)[34] (PSD, power spectral density). 3.5m/s 15cm cm cm kHz. -- 1kHz, 1kHz [7], kHz 4kHz (frequency shift). M.Minnaert[35] (gaseous cavitation) (resonance frequency). M.Minnaert 50

70 ,. 그림 Ⅱ m/s 유입류속도조건하에서 15cm 스펜길이 수중날개에대한날개끝보텍스공동발생단계별 파워스펙트럼밀도. 그림 Ⅱ m/s 유입류속도조건하에서 30cm 스펜길이수중 날개에대한날개끝보텍스공동발생단계별파워스펙트럼밀도. 51

71 그림 Ⅱ m/s 유입류속도조건하에서 45cm 스펜길이수중날개에대한날개끝보텍스공동발생단계별파워스펙트럼밀도 (SNR, signal to noise ratio)... ITTC [6]. ITTC [11]. ITTC A.Oshima[6] ITTC ITTC. ITTC. 52

72 (-6a) (-6b) r (reference condition) t (target condition).. (-1) (-2)... (-7a) (-7b) k. -4, cm cm m/s 15cm 30cm

73 그림 Ⅱ-30. 기준조건 (3.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (5.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (5.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 3.5m/s 와 5.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 54

74 그림 Ⅱ-31. 기준조건 (4.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (5.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (5.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 4.0m/s 와 5.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 하지만 3.5m/s 와 5.0m/s 의결과와비교해다소추정결과가만족스럽지못함을알수있었다. 55

75 그림 Ⅱ-32. 기준조건 (4.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (5.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (5.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 4.5m/s 와 5.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 하지만여기서도역시 3.5m/s 와 5.0m/s 의결과와비교해다소추정결과가만족스럽지못함을알수있었다. 56

76 그림 Ⅱ-33. 기준조건 (3.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 3.5m/s 와 4.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 57

77 그림 Ⅱ-34. 기준조건 (4.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 4.0m/s 와 4.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 58

78 그림 Ⅱ-35. 기준조건 (3.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 3.5m/s 와 4.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙과수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된소음준위모두계측된결과와유사함을알수있었다. 하지만여기서는유입류속도차이가너무작아추정및계측된소음준위들간에차이를보는것에어려움이존재하였다. 59

79 그림 Ⅱ-36. 기준조건 (3.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 3.0m/s 와 4.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 60

80 그림 Ⅱ-37. 기준조건 (3.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 3.5m/s 와 4.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 61

81 그림 Ⅱ-38. 기준조건 (4.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 4.0m/s 와 4.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 62

82 그림 Ⅱ-39. 기준조건 (3.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 3.0m/s 와 4.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 63

83 그림 Ⅱ-40. 기준조건 (3.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 3.5m/s 와 4.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙과수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된소음준위모두계측된결과와유사함을알수있었다. 하지만여기서는유입류속도차이가너무작아추정및계측된소음준위들간에차이를보는것에어려움이존재하였다. 64

84 그림 Ⅱ-41. 기준조건 (3.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (3.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 3.0m/s 와 3.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 65

85 그림 Ⅱ-42. 기준조건 (15cm 수중날개 ) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (30cm 수중날개 ) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며유입류속도는 3.5m/s 이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (15cm 수중날개 ) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (30cm 수중날개 ) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 관심영역은 15cm 수중날개에서날개끝보텍스공동에의한소음준위가 2 ~ 30kHz에서증가하였고소음상사법칙에따르면주파수편이는수중몰수체크기에반비례해서일어나기때문에 2kHz 이상 1 ~ 15kHz 사이공통범위로 2 ~ 15kHz 로결정되었다. 3.5m/s 유입류속도에대해 15cm 와 30cm 의수중날개에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위가수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와조금더유사함을알수있었다. 66

86 그림 Ⅱ-43. 기준조건 (15cm 수중날개 ) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (45cm 수중날개 ) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며유입류속도는 3.5m/s 이다. 발생한공기방울수는시각적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (15cm 수중날개 ) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (45cm 수중날개 ) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 관심영역은 15cm 수중날개에서날개끝보텍스공동에의한소음준위가 2 ~ 30kHz에서증가하였고소음상사법칙에따르면주파수편이는수중몰수체크기에반비례해서일어나기때문에 2kHz 이상 0.67 ~ 10kHz 사이공통범위로 2 ~ 10kHz 로결정되었다. 3.5m/s 유입류속도에대해 15cm 와 45cm 의수중날개에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된소음준위가광대역소음상사법칙보다계측된결과와조금더유사함을알수있었다. 67

87 15cm 45cm ITTC. (-6) (-7). ITTC 1+2.5k.. ITTC. (crucial factor).. ITTC (3.5m/s) (15cm ) (30cm & 45cm ) ~ 30kHz. ( (-6a) (-7a)) 30cm 15cm 3.5m/s 1 ~ 15kHz 68

88 그림 Ⅱ-44. 기준조건 (3.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (5.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (5.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 3.5m/s 와 5.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 4.4dB 의오차범위를가지며, 수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 69

89 그림 Ⅱ-45. 기준조건 (4.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (5.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (5.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 4.0m/s 와 5.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 4.3dB 의오차범위를가지며, 수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 70

90 그림 Ⅱ-46. 기준조건 (4.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (5.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (5.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 4.5m/s 와 5.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 2.26dB 의오차범위를가지며, 수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 71

91 그림 Ⅱ-47. 기준조건 (3.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 3.5m/s 와 4.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 2.12dB 의오차범위를가지며, 수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 72

92 그림 Ⅱ-48. 기준조건 (4.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 4.0m/s 와 4.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 2.04dB 의오차범위를가지며, 수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 73

93 그림 Ⅱ-49. 기준조건 (3.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 30cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 30cm 스펜길이수중날개에대해 3.5m/s 와 4.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 0.6dB 의오차범위를가지며, 이와수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된소음준위모두계측된결과와유사함을알수있었다. 하지만여기서는유입류속도차이가너무작아추정및계측된소음준위들간에차이를보는것에어려움이존재하였다. 74

94 그림 Ⅱ-50. 기준조건 (3.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 3.0m/s 와 4.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 7.37dB 의오차범위를가지며, 수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 75

95 그림 Ⅱ-51. 기준조건 (3.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 3.5m/s 와 4.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 7.48dB 의오차범위를가지며, 수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 76

96 그림 Ⅱ-52. 기준조건 (4.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 4.0m/s 와 4.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 7.07dB 의오차범위를가지며, 수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 77

97 그림 Ⅱ-53. 기준조건 (3.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 3.0m/s 와 4.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 2.05dB 의오차범위를가지며, 수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 78

98 그림 Ⅱ-54. 기준조건 (3.5m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (4.0m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (4.0m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 3.5m/s 와 4.0m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 2.03dB 의오차범위를가지며, 이와수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된소음준위모두계측된결과와유사함을알수있었다. 하지만여기서는유입류속도차이가너무작아추정및계측된소음준위들간에차이를보는것에어려움이존재하였다. 79

99 그림 Ⅱ-55. 기준조건 (3.0m/s) 의소음신호를수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에적용하여추정한목표조건에서소음과계측된목표조건 (3.5m/s) 에서소음과의비교. 주파수해상도 ( ) 는 1Hz이며수중날개의스펜길이는 45cm이다. 발생한공기방울수는음향학적인방법에의해계측된결과이다. 여기서검은색실선은기준조건 (3.0m/s) 에서계측된소음신호로 1/3 옥타브밴드분석을통해제시되었다. 파란색실선은광대역소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이며빨간색실선은수정된 ITTC 소음상사법칙에의해추정된목표조건에서의소음준위이다. 또한연두색실선은목표조건 (3.5m/s) 에서계측된소음신호이다. 따라서추정된소음준위인파란색실선과빨간색실선을연두색실선과비교하여더가까울수록목표조건에서의소음준위를더잘추정한것이라할수있다. 소음자료분석결과에의하면 1kHz 이하의영역을배경소음영역이라할수있는데본연구에서는배경소음영역을완전히배제시켜주기위해 2kHz 이상의영역만을관심영역으로설정하였다. 왼쪽아래는기준조건과목표조건에서의실험조건들을나타내었다. 45cm 스펜길이수중날개에대해 3.0m/s 와 3.5m/s 의유입류속도에대해실험적으로결정된상사지수는 이다. 광대역소음상사법칙에의해추정된소음준위는 1 ~ 9% 로음압크기역치가변화할때 0.63dB 의오차범위를가지며, 이와수정된 ITTC 소음상사법칙보다계측된결과와더유사함을알수있었다. 하지만여기서도유입류속도차이가너무작아추정및계측된소음준위들간에차이를보는것에어려움이존재하였다. 80

100 45cm 0.67 ~ 10kHz. (interested range) ITTC (30cm & 45cm ) 5dB. 15cm 30cm ITTC 15cm 45cm ITTC

101 .. 82

102 . / 1....,,. (). ITTC.. [18] 10. [36, 37]

103 . 2.. [1, 2]...,. V.Levkovskii[16] ITTC [11]. (propeller loading) [8]. ITTC 84

104 ITTC. A.Oshima[6] ITTC. ITTC [9]. 6 ~ 7kHz. ITTC.. ITTC. ( ITTC ),, 3. (hydroacoustic). 4 3 ITTC.. 85

105 3. (bubble flume) (, (reentrance jet)[38]).. (high pressure region) (low pressure region) (trailing). (Rayleigh-Plesset equation), (Rankine vortex model), (lifting surface theory)[39, 40] (Rayleigh-Plesset equation) - [41]. A. (-1) (m) (m/s) ( ). () () 86

106 , () ()., -. (-2) (-2) ( ). (-3) ( ) 0.., (-4). max (-5) 3.2 (Rankine vortex model) 3. 3 [25]. /. 87

107 3.2.1 (core inner region, ) (vorticity). (rigid body). ( ). B. (-6) (rotational) (viscous) (Bernoulli s equation)[42]. (steady flow) (Euler equation)[43]. (-7) (, 1) (, 2). (-8) (irrotational flow) 0( ). 88

108 3.2.2 (core outer region, ) (inviscid). (potential flow) ( ) (, circulation conservation). (-9) (, 2) ( ). (-10) ( ) 0 ( ). (-8) (-10). min (-11) (, 1). 3.3 (rearrangement) (-3) ( ) and max. max (-12) 89

109 (-12) max [41]. A. max max max (-13) ( max ).. max max (-14) s m. ( max, potential power) (, radiated sound power) [16]., (-15) max. max max (-16) (-14) (-16) ( max max ) ( ). 90

110 3.3.1 (-1), -, (ambient pressure) [26]. ( min ). (-5). max max 91 (-17). (-11). (-18) ( ) [6, 10].. (-19)

111 [9]. (boundary layer thickness). (dynamic pressure). (-20) (-19) (-20) (-18). (-21) ( ). (-22). (-23). -1 (TDC, top dead center) (, azimuth angle).. 92

112 (-24) (-23) (-24). (-25) (-21) (-25) (-17). max max (-26) 그림 Ⅲ-1. 동일한공동수조건하에서모형선 실선의날개끝보텍스공동의형상관찰과소음측정을위한실험구성개념도. 기포가모형선 실선에서상사점 (TDC, top dead center) 으로부터같은방위각 (, azimuth angle) 에서최대크기에도달한다는가정을나타낸다. ( max ). [6, 11, 16 and 44]. 93

113 (-26) /., [15]. [6, 15]

114 그림 Ⅲ-2. 수중날개크기별유입류속도에따른발생한공기방울수분포. 최소자승법 (least square method)[45] 을이용하여발생한공기방울수의유입류속도에대한지수를도출하였다

115 그림 Ⅲ-3. 유입류속도별수중날개크기에따른발생한공기방울수분포. 최소자승법 (least square method)[45] 을이용하여발생한공기방울수의수중날개 크기에대한지수를도출하였다 (successive-spiral cavity line)... (-27) 96

116 , -1. 표 Ⅲ-1. 단위시간당발생한공기방울수의유입류속도및수중날개크기에대해 실험적으로도출된지수값정리. 여기서 는유입류속도에대한지수를 는수중 날개크기에대한지수관계를나타낸다 평균값 (frequency scaling) (-26) (-14). (-28) [6],. (-28). (-29) (-29). 97

117 (-30) (BPF=, blade passage frequency)[46] (power spectral density scaling). (-26) (-27) (-16) - (acoustic intensity). (-31) (, water density) (, sound speed). (cancel out). (-31).. (-32) (-33) (-30) (-32) ( -33). 98

118 (-34) 99

119 4. () kts (acoustical signal processing techniques)[47]. 8.8kts 16kts. 16kts ITTC 8.8kts... J.Lee[10]. 4.1 ITTC [6] 100

120 [6] (-35a) (-35b) 4.2 (-30), (-34),, -1. 표 Ⅲ-1. 단위시간당발생한공기방울수의유입류속도및수중날개크기에대해 실험적으로도출된지수값정리. 여기서 는유입류속도에대한지수및 는수 중날개크기에대한지수관계 평균값

121 ITTC /. ITTC [6]. ITTC., -2. 표 Ⅲ-2. 다양한프로펠러변수비의값들. 프로펠러변수비 값

122 P.Welch[34]. (-35a) (-35b) (-30) (-34) 1/3 [48].. ITTC -4. 그림 Ⅲ-4. 실선계측결과및수정된 ITTC 소음상사법칙과광대역소음상사법칙에의해추정된결과. 단위시간당발생하는공기방울수의유입류속도와프로펠러크기에대한의존관계를표 Ⅲ-1에제시된실험결과들을토대로다양한지수값들을 적용하여추정한결과들을제시하였다. 여기서 축한칸은 를의미한다. (thick blue line). (black line) ITTC ( (-35a) (-35b)). 103

123 ,, ( (-30) (-34)) , (-36) (advance speed), (, advance ratio) [49]. (-37) (-36). (-38) ( ). ( )

124 36. (1 : 2 : 3) kHz,. 0.5kHz 1.5kHz 0.65kHz 1kHz. 0.65kHz 1kHz 2dB. (main engine). 1kHz. 105

125 . /. ().,.. /... 1kHz.. ITTC.. 106

126 /.., , ITTC

127 ..,,,.,. 108

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134 A. (Bubble dynamics, Rayleigh-Plesset equation) Y.Lecoffre[19], W.K. Blake[41] J.Seo[50]... A.1 Rayleigh-Plesset 그림 A-1. 구형기포에대한시력도 (force diagram)(from ref.[41]). A-1 (linear bubble motion) 115

135 . (bubble wall). A-1(b). (A-1) (radii of curvature). (A-1). (A-2). (A-3) (compression) (expansion). (ideal gas law) (enclosed) (thermodynamic properties) (state equation).,. (A-4) 0.,. (specific heat) (adiabatic motion, ),. (A-2) (A-4). (A-5) Euler [43]. 116

136 (A-6) (incompressible motion) (, radial velocity) (, gradient of a potential). (A-7) (A-6). (A-7) (A-8) (stream tube) ( ) (A-9),.. Laplace. Laplace (source). (A-10) (A-11), (boundary condition). (A-12) (A-11). (A-12)., 117

137 (A-13) (A-11) (A-13).. (A-14) (A-14) (A-9). (A-15). ( ). (A-16) (A-5) Rayleigh-Plesset. (A-17) A.2 ( max, maximum bubble radius) (A-17)., (A-17). 118

138 . (A-18) (A-19) ( ) 0 ( ) ( max ). (A-19). (A-20) max. max (A-21). (A-21)... Rayleigh. (A-21). max max max 119

139 max (A-22) (characteristic collapse time) (Rayleigh time).. max (A-23) 120

140 B. (vortex model) (Rankine vortex model) Y.Lecoffre[19] J.Seo[50].. Burgers. B.1 (Rankine vortex model) (mixing layer cavitation). (cyclone type phase separator),. Francis (aspirator).... (steady flow). Euler [43] (B-1) (vortex tangential velocity) B-1 121

141 . 그림 B-1. 회전유동 : 날개끝보텍스내압력구배 (from ref.[19]) (B-1) (specific heat). (centrifuge) (rigid body) 0.,, (rotation rate) (, vorticity). B

142 그림 B-2. 일정한와도 (vorticity) 를가지는보텍스 유동의안쪽영역 (inner region) 내의접선속도및 압력분포 (from ref.[19]) (B-1) B-2 1( ) 2( ). (B-2) 0( ) 123

143 . (B-3).. (circulation conservation) (, )( ). (B-4) B-3. 2( ) (infinity, ) Bernoulli [42]. (B-5) 0( ). (B-6) (B-3) (B-6). min min (B-7) 124

144 그림 B-3. 일정한와도 (vorticity) 를가지는보텍스유동의바깥쪽영역 (outer region) 내의접선속도및압력분포 (from ref.[19]). (B-4). 0, (free vortex) 125

145 . (unconfined).. (confined) (singular point)..,. B.2 (Burgers vortex model) 2 (diffusion of vorticity) Navier-Stokes.. (B-8) max.., 0 ( ).. (B-1). min (B-9) 126

146 B-4 [51]. 그림 B-4. 렌킨보텍스모델및버거스모델에의한보텍스유동의접선속도분포 (from ref.[51]). B-4. (B-7) (B-9).. 127

147 C. TVC (Modified ITTC rule / broad-band noise scaling law) modified ITTC rule. modified ITTC rule (tonal ) ITTC rule[11] McCormick[8] ITTC rule. modified ITTC rule Oshima[6]. (frequency) (Rayleigh time)[19, A] [15, 16]. C.1 Modified ITTC rule (monopole) (, bubble radius) ( ) (, acoustic pressure). (C-1) (angular frequency), (wave) (wave number). (, dynamic pressure) (C-1). 128

148 (C-2) s, m. (bubble flume). (C-3) ( ) (C-2) (, PSD, power spectral density). (C-4) ( ) (C-3) (C-4). (C-5) (C-6) ITTC rule. (tonal) ITTC rule (broad band) 129

149 (C-5) (C-6) (, propeller rotational speed) (, cavitation number). (C-7) (C-8) McCormick[8] (, ) (C-7) (C-8) modified ITTC rule. (C-9) (C-10) (C-9) (C-10) Oshima[6]. (, density) [6, 10]

150 C.2 Broad-band noise scaling law (frequency) (Rayleigh time)[19, A] [15, 16]. A (A-23). max (C-11) max (maximum bubble radius). (C-11). max max (C-12) O. Bjorheden[15] Levkovskii[16]. max max (C-13) (C-12) (C-13) ( max max ) ( ). 1) ) 131

151 .. max max (C-14) 3 (cavitation tunnel). (C-15) (C-14) (C-12) (, propeller rotational speed) (, cavitation number). (C-16) McCormick[8] (, ) (C-16). (C-17) (C-14) (C-15) (C-13) (, propeller rotational speed) 132

152 (, cavitation number). (C-18) McCormick[8] (, ) (C-18). (C-19) (C-17) (C-19) (, PSD, power spectral density). (C-20) 133

153 C.3 Modified ITTC rule vs. Broad-band noise scaling law modified ITTC rule( (C-9)) ( (C-17)). (C-21) M.I modified ITTC rule (abbreviation) B.B broad-band noise scaling law. modified ITTC rule. (C-22) ~ 0.4 modified ITTC rule. modified ITTC rule( (C-10)) ( (C-20)). (C-23) (kinematic viscosity). 1. modified ITTC rule. (C-24) modified ITTC rule. modified ITTC rule 134

154 C-1. 그림 C-1. modified ITTC rule. C-1 modified ITTC rule.,,, 3., kamiirisa[18]. modified ITTC rule 135

155 . kamiirisa[18] modified ITTC rule., 3. / modified ITTC rule. 136

156 Derivation of the novel scaling law for broad-band noise generated by propeller tip vortex cavitation Jisoo Park Abstract Tip vortex cavitation (TVC) noise of marine propeller becomes chief interests to reduce hazardous environmental impacts from commercial ship or to enhance the survivability of naval ships. Due to complex flowand noise- field around a marine propeller, theoretical approach to the TVC noise is practically impossible. Thus, prediction of prototype TVC noise level can be realized through extrapolation of the model TVC noise level measured in a cavitation tunnel. In this study, to predict prototype TVC noise level from model test, novel scaling law for TVC noise, naming this rule the broad-band noise scaling law, was derived from the physical basis of TVC such as the Rankine vortex model, the Rayleigh-Plesset equation, lifting surface theory, boundary layer effect and number of bubbles generated per unit time( ). All terms included in the broad-band noise scaling law are 3-dimensional lifting surface parameters except for. Because the flow pattern around propeller is too complex to investigate and physical basis of TVC for propeller is same with 3-dimensional hydrofoil, experiments are performed 137

157 for 3-dimensional hydrofoil. Here, the dependence of term on inflow velocity and hydrofoil dimension and the effect of on the TVC noise is experimentally investigated, maintaining the same TVC patterns among experimental conditions. Optimum shooting conditions at each condition are determined from the scaling exponents, cavitation numbers and Reynolds numbers at two different conditions. To avoid wall effects and flow field interaction, two geometrically scaled hydrofoils are optimally arranged by using computational fluid dynamics (CFD) for experiments of hydrofoil dimension variation. Images taken by a high speed camera are utilized to count visually. The noise signals at all conditions are measured, and the acoustic bubble counting technique is developed to count acoustically from measured noise data. The broad-band noise scaling law including and the ITTC noise estimation rule modified to reflect boundary layer effect which significantly affects characteristics of TVC are applied together to predict the noise level of TVC and compared with the measured noise level of TVC. The noise level predicted by the broad-band noise scaling law incorporating the acoustically measured gives the best agreement with the measured noise level. Also, dependence of on inflow velocity and hydrofoil dimension derived experimentally in this study is incorporated in deriving broad-band noise scaling law. Model and prototype noise data are given by the Samsung Heavy Industries (SHI) for verification. A scaling exponent used in the broad-band noise scaling law and modified ITTC noise estimation rule is also 138