KR20210082948A - Apparatus and method for calibration of wind speed measured on ship using numerical analysis - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ship wind speed correction apparatus and method using numerical analysis.
선박에서의 풍향풍속 계측장치는 선박이 받게 되는 바람의 방향과 세기를 측정하는 장치이다. 측정된 풍향과 풍속은 선박운항에 있어서 중요한 데이터로 사용된다. 특히, 자동운항장치(auto pilot equipment)를 사용하는 선박의 경우, 측정된 풍향과 풍속은 연료소비에 있어서 효율을 높이는 중요한 데이터가 되고, 수동운항에 있어서도 선박의 운항속도와 방향을 결정하기 위한 중요한 데이터가 된다. 이에 따라, 3천톤급 이상의 선박은 기본적으로, 실제의 풍향과 풍속을 실시간으로 계속 체크하여 운항에 반영하기 위한 풍향풍속 계측장치를 구비하고 있다.The wind direction and speed measuring device in a ship is a device that measures the direction and strength of the wind received by the ship. The measured wind direction and wind speed are used as important data in ship operation. In particular, in the case of a vessel using auto pilot equipment, the measured wind direction and wind speed become important data to increase efficiency in fuel consumption, and are important for determining the operating speed and direction of a vessel even in manual operation. become data. Accordingly, ships of 3,000 tons or more are basically equipped with a wind direction and wind speed measuring device for continuously checking the actual wind direction and wind speed in real time and reflecting it in operation.
이러한 풍향풍속 계측장치는 일반적으로, 선박에서 가장 높은 마스트 최상부에 설치되어, 선체로부터 최대한 떨어진 위치에서 풍향과 풍속을 측정한다. 하지만, 선박에서 가장 높은 위치라 하더라도 선체의 의한 바람의 유동교란의 영향이 존재하므로, 측정된 풍속은 실제 유입 풍속과는 차이가 있다.Such a wind direction and wind speed measuring device is generally installed on the top of the highest mast in a ship, and measures the wind direction and wind speed at a position as far away from the hull as possible. However, even at the highest position in the ship, the influence of wind flow disturbance by the hull exists, so the measured wind speed is different from the actual inflow wind speed.
따라서, 선박에서 측정된 풍속과 실제 유입 풍속의 차이를 교정하는 기술이 필요하다.Therefore, there is a need for a technique for correcting the difference between the wind speed measured by the ship and the actual inflow wind speed.
본 발명은 수치해석방법을 이용하여 선체 주변의 유동장(flow field)을 해석하고, 유동장 해석 결과를 이용하여 측정된 풍속을 교정하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for correcting a ship wind speed using a numerical analysis that analyzes a flow field around a hull using a numerical analysis method and corrects the measured wind speed using the flow field analysis result.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박풍속 교정 장치가 수행하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법이 개시된다.According to one aspect of the present invention, a ship wind speed calibration method using numerical analysis performed by a ship wind speed calibration device is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법은, 선박운항조건을 이용하여 선박의 선루(superstructure) 주변의 유동장(flow field) 해석을 수행하는 단계, 상기 유동장 해석의 결과를 이용하여 선박의 풍속계측장치가 설치된 풍속계측위치에서의 풍속비를 산출하는 단계, 상기 풍속비를 이용하여 상기 풍속계측장치에 의하여 획득된 풍속 측정값으로부터 기준풍속값을 산출하는 단계 및 상기 산출된 기준풍속값을 이용하여 교정된 풍속값을 산출하는 단계를 포함한다.The ship wind speed calibration method using numerical analysis according to an embodiment of the present invention comprises the steps of performing a flow field analysis around a superstructure of a ship using the ship operating conditions, and using the results of the flow field analysis Calculating a wind speed ratio at a wind speed measuring position where a wind speed measuring device of a ship is installed, using the wind speed ratio to calculate a reference wind speed value from the measured wind speed obtained by the wind speed measuring device, and the calculated reference wind speed and calculating a corrected wind speed value using the value.
상기 선박운항조건은 선박의 선루형상, 유입풍속(U0), 풍향, 풍속 프로파일 및 대기온도를 포함한다.The vessel operating conditions include a superstructure shape of the vessel, an inflow wind speed (U 0 ), a wind direction, a wind speed profile, and an atmospheric temperature.
상기 유동장 해석을 수행하는 단계는, 상기 선루형상, 상기 유입풍속(U0), 상기 풍향, 상기 풍속 프로파일 및 상기 대기온도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 선박운항조건에 따른 레이놀즈수(Reynolds number)를 결정하고, 상기 결정된 레이놀즈수를 이용하여 무차원 형태의 유동장 해석 그래프(u(x,y,z)/U0)로 유동장 해석 결과를 산출한다.In the step of performing the flow field analysis, the Reynolds number according to the vessel operating conditions is calculated using at least one of the superstructure shape, the inflow wind speed (U 0 ), the wind direction, the wind speed profile, and the atmospheric temperature. is determined, and a flow field analysis result is calculated as a non-dimensional flow field analysis graph (u(x,y,z)/U 0 ) using the determined Reynolds number.
상기 풍속비를 산출하는 단계는, 상기 유동장 해석 그래프(u(x,y,z)/U0)에서 상기 풍속계측위치(xm,ym,zm)에서의 풍속비(u(xm,ym,zm)/U0)를 추출한다.The step of calculating the wind speed ratio includes the wind speed ratio (u(x m ) at the wind speed measurement position (x m , y m , z m ) in the flow field analysis graph (u(x,y,z)/U 0 ). ,y m ,z m )/U 0 ) is extracted.
상기 기준풍속값을 산출하는 단계는, 상기 풍속계측장치로부터 풍속 측정값을 획득하고, 상기 획득된 풍속 측정값을 상기 추출된 풍속비로 나누어 상기 기준풍속값을 산출한다.In the calculating of the reference wind speed value, a wind speed measurement value is obtained from the wind speed measuring device, and the obtained wind speed measurement value is divided by the extracted wind speed ratio to calculate the reference wind speed value.
상기 교정된 풍속값을 산출하는 단계는, 상기 산출된 기준풍속값을 하기 수학식에 적용하여 상기 교정된 풍속값을 산출한다.In the calculating of the corrected wind speed value, the corrected wind speed value is calculated by applying the calculated reference wind speed value to the following equation.
여기서, U는 풍속 프로파일이고, z는 높이이고, Zref는 기준높이이고, Uref는 기준높이에서의 기준풍속임where U is the wind speed profile, z is the height, Z ref is the reference height, and U ref is the reference wind speed at the reference height.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 장치가 개시된다.According to another aspect of the present invention, a ship wind speed correction device using numerical analysis is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 장치는, 명령어를 저장하는 메모리 및 상기 명령어를 실행하는 프로세서를 포함하되, 상기 명령어는, 선박운항조건을 이용하여 선박의 선루(superstructure) 주변의 유동장(flow field) 해석을 수행하는 단계, 상기 유동장 해석의 결과를 이용하여 선박의 풍속계측장치가 설치된 풍속계측위치에서의 풍속비를 산출하는 단계, 상기 풍속비를 이용하여 상기 풍속계측장치에 의하여 획득된 풍속 측정값으로부터 기준풍속값을 산출하는 단계 및 상기 산출된 기준풍속값을 이용하여 교정된 풍속값을 산출하는 단계를 포함하는 선박풍속 교정 방법을 수행한다.A ship wind speed calibration apparatus using numerical analysis according to an embodiment of the present invention includes a memory for storing a command and a processor for executing the command, wherein the command is a superstructure of a ship using a ship operating condition performing a flow field analysis of , calculating a wind speed ratio at a wind speed measuring location where a wind speed measuring device of a ship is installed using the result of the flow field analysis, using the wind speed ratio to the wind speed measuring device A ship wind speed calibration method is performed, comprising the steps of calculating a reference wind speed value from the measured wind speed obtained by the method and calculating a corrected wind speed value using the calculated reference wind speed value.
본 발명의 실시예에 따른 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 장치 및 방법은, 수치해석방법을 이용하여 선체 주변의 유동장(flow field)을 해석하고, 유동장 해석 결과를 이용하여 측정된 풍속을 교정할 수 있다.The ship wind speed correction apparatus and method using numerical analysis according to an embodiment of the present invention can analyze the flow field around the hull using the numerical analysis method, and correct the measured wind speed using the flow field analysis result have.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박풍속 교정 장치가 수행하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법을 나타낸 흐름도.
도 2 및 도 3은 도 1의 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 장치의 구성을 개략적으로 예시한 도면.1 is a flowchart illustrating a ship wind speed calibration method using numerical analysis performed by a ship wind speed calibration device according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views for explaining a ship wind speed correction method using the numerical analysis of FIG.
4 is a diagram schematically illustrating the configuration of a ship wind speed correction device using numerical analysis according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. .
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박풍속 교정 장치가 수행하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1을 중심으로 본 발명의 실시예에 따른 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법에 대하여 설명하되, 도 2 및 도 3을 참조하기로 한다.1 is a flowchart illustrating a ship wind speed calibration method using a numerical analysis performed by a ship wind speed calibration device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are a ship wind speed calibration method using the numerical analysis of FIG. is a drawing for Hereinafter, a ship wind speed correction method using numerical analysis according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 , but with reference to FIGS. 2 and 3 .
S110 단계에서, 선박풍속 교정 장치는 선박운항조건을 이용하여 선박의 상부 구조물인 선루(superstructure) 주변의 유동장(flow field) 해석을 수행한다.In step S110, the ship wind speed correction device performs a flow field analysis around the superstructure, which is the upper structure of the ship, using the ship operating conditions.
도 2를 참조하면, 선박이 없는 경우, 기준높이(Zref)에서 일정한 속도로 유입되는 풍속은 기준풍속(Uref)으로 정의될 수 있다. 이때, 풍속은 높이(z)에 따라 변화된다고 가정할 수 있으며, 임의의 높이(z)에서 풍속 프로파일(U)은 하기 수학식으로 추정될 수 있다.Referring to FIG. 2 , when there is no ship, the wind speed flowing in at a constant speed from the reference height (Z ref ) may be defined as the reference wind speed (U ref ). In this case, it can be assumed that the wind speed changes according to the height z, and the wind speed profile U at an arbitrary height z can be estimated by the following equation.
만약, 선박이 존재하는 경우, 풍속은 선루로 인하여 교란되어 위치(x,y,z)에 따라 변화하게 된다.If there is a ship, the wind speed is disturbed by the superstructure and changes according to the position (x, y, z).
즉, 일반적으로 해역에서의 선박이 없는 경우의 풍속은 높이의 1/7제곱에 비례하므로, 풍속계측높이를 이용하여 교정될 수 있다. 하지만, 선박이 존재하는 경우, 유동장이 선루 형상에 따라 xyz방향으로 모두 변화하므로, 보다 정확한 교정방법이 필요하다.That is, in general, the wind speed when there is no ship in the sea area is proportional to 1/7th square of the height, so it can be corrected using the wind speed measurement height. However, when there is a ship, the flow field changes in the xyz direction according to the shape of the superstructure, so a more accurate calibration method is required.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 선박풍속 교정 장치는 적어도 하나의 풍속계측장치가 설치된 선박에 대하여 선루 주변의 유동장을 해석하고, 유동장 해석결과를 이용하여 풍속을 교정할 수 있다.Therefore, the ship wind speed correction device according to an embodiment of the present invention can analyze the flow field around the superstructure for a ship in which at least one wind speed measuring device is installed, and correct the wind speed using the flow field analysis result.
선루 주변의 유동장을 해석하기 위해서는, 선박운항조건이 필요하다. 여기서, 선박운항조건은 선박의 선루형상, 유입풍속(U0), 풍향, 풍속 프로파일 및 대기온도를 포함할 수 있다.In order to analyze the flow field around the superstructure, the ship operating conditions are required. Here, the vessel operating conditions may include a superstructure shape of the vessel, an inflow wind speed (U 0 ), a wind direction, a wind speed profile, and an atmospheric temperature.
선박풍속 교정 장치는 선박운항조건을 입력받고, 입력된 선박운항조건을 이용하여 선루 주변의 유동장을 해석한다.The vessel wind speed correction device receives the vessel operating conditions and analyzes the flow field around the superstructure using the input vessel operating conditions.
예를 들어, 선박풍속 교정 장치는 선박의 선루형상, 유입풍속(U0), 풍향, 풍속 프로파일 및 대기온도 중 적어도 하나를 이용하여 선박운항조건에 따른 레이놀즈수(Reynolds number)를 결정하고, 결정된 레이놀즈수를 이용하여 도 3에 도시된 바와 같이, 무차원 형태의 유동장 해석 그래프(u(x,y,z)/U0)로 유동장 해석 결과를 산출할 수 있다.For example, the ship wind speed correction device determines the Reynolds number according to the ship operating conditions using at least one of the ship's superstructure shape, the inflow wind speed (U 0 ), the wind direction, the wind speed profile, and the atmospheric temperature, and the determined As shown in FIG. 3 using the Reynolds number, the flow field analysis result can be calculated as a non-dimensional flow field analysis graph (u(x,y,z)/U 0 ).
S120 단계에서, 선박풍속 교정 장치는 유동장 해석 결과를 이용하여 선박의 풍속계측장치가 설치된 풍속계측위치(xm,ym,zm)에서의 풍속비(u(xm,ym,zm)/U0)를 산출한다.In step S120, the ship wind speed correction device uses the flow field analysis result to determine the wind speed ratio (u(x m ,y m ,z m ) at the wind speed measurement location (x m ,y m ,z m ) where the ship’s wind speed measurement device is installed. )/U 0 ).
즉, 선박풍속 교정 장치는 무차원 형태의 유동장 해석 그래프(u(x,y,z)/U0)에서 풍속계측위치(xm,ym,zm)에서의 풍속비(u(xm,ym,zm)/U0)를 추출할 수 있다.That is, the ship wind speed calibration device is the wind speed ratio (u(x m ) at the wind speed measurement position (x m , y m , z m ) in the non-dimensional flow field analysis graph (u(x,y,z)/U 0 ). ,y m ,z m )/U 0 ) can be extracted.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 선박의 선미의 제1 풍속계측위치(x1,y1,z1)에 제1 풍속계측장치가 설치될 수 있고, 선박의 선수의 제2 풍속계측위치(x2,y2,z2)에 제2 풍속계측장치가 설치될 수 있다.For example, referring to FIG. 3 , the first wind speed measuring device may be installed at the first wind speed measuring position (x 1 , y 1 , z 1 ) of the stern of the ship, and the second wind speed measuring position of the bow of the ship A second wind speed measuring device may be installed at (x 2 ,y 2 ,z 2 ).
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 풍향이 180도인 경우, 제1 풍속계측위치(x1,y1,z1)에서 추출된 제1 풍속비(u(x1,y1,z1)/U0)가 대표풍속비로 획득될 수 있다.As shown in (a) of FIG. 3 , when the wind direction is 180 degrees, the first wind speed ratio (u(x 1 ,y 1 ,z ) extracted from the first wind speed measurement position (x 1 ,y 1 ,z 1 ) 1 )/U 0 ) can be obtained as the representative wind speed ratio.
만약, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 풍향이 도 3의 (a)와 반대 방향인 0도가 되면, 제1 풍속계측위치(x1,y1,z1)가 후류(wake)의 영향을 많이 받을 수 있다. 이와 같은 경우, 제2 풍속계측위치(x2,y2,z2)와 같은 대체위치에서 추출된 제2 풍속비(u(x2,y2,z2)/U0)가 대표풍속비로 획득될 수 있다.If, as shown in (b) of Figure 3, when the wind direction is 0 degrees opposite to (a) of Figure 3, the first wind speed measurement position (x 1 , y 1 , z 1 ) is a wake can be greatly influenced by In this case, the second wind speed ratio (u(x 2 ,y 2 ,z 2 )/U 0 ) extracted from an alternate location such as the second wind speed measurement location (x 2 ,y 2 ,z 2 ) is the representative wind speed ratio. can be obtained.
S130 단계에서, 선박풍속 교정 장치는 선박의 풍속계측장치에 의하여 획득된 풍속 측정값(Umeasured)으로부터 기준풍속값(Uref)을 산출한다.In step S130, the ship wind speed calibration device calculates a reference wind speed value (U ref ) from the wind speed measurement value (U measured ) obtained by the wind speed measuring device of the ship.
즉, 선박풍속 교정 장치는 선박의 설치된 풍속계측장치로부터 풍속 측정값(Umeasured)을 획득하고, 하기 수학식과 같이, 획득된 풍속 측정값(Umeasured)을 풍속계측위치(xm,ym,zm)에서 추출된 풍속비(u(xm,ym,zm)/U0)로 나누어 기준풍속값(Uref)을 산출할 수 있다.That is, the ship wind speed calibration device obtains the wind speed measurement value (U measured ) from the wind speed measuring device installed on the ship, and as in the following equation, the obtained wind speed measurement value (U measured ) is the wind speed measurement position (x m ,y m , z m) divided by the wind speed ratio (u (x m, y m , z m) / u 0) from the extract can be used to calculate the reference velocity value (u ref).
S140 단계에서, 선박풍속 교정 장치는 산출된 기준풍속값(Uref)을 이용하여 교정된 풍속값을 산출한다.In step S140, the ship wind speed calibration device calculates a corrected wind speed value using the calculated reference wind speed value (U ref ).
즉, 선박풍속 교정 장치는 산출된 기준풍속값(Uref)을 전술한 수학식 1에 적용하여 교정된 풍속값을 산출할 수 있다.That is, the ship wind speed calibration device may calculate the corrected wind speed value by applying the calculated reference wind speed value (U ref ) to the above-mentioned Equation 1 .
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 장치의 구성을 개략적으로 예시한 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating the configuration of a ship wind speed correction device using numerical analysis according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 장치는 프로세서(410), 메모리(420), 통신부(430) 및 인터페이스부(440)를 포함한다.Referring to FIG. 4 , the ship wind speed calibration apparatus using numerical analysis according to an embodiment of the present invention includes a
프로세서(410)는 메모리(420)에 저장된 처리 명령어를 실행시키는 CPU 또는 반도체 소자일 수 있다.The
메모리(420)는 다양한 유형의 휘발성 또는 비휘발성 기억 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(420)는 ROM, RAM 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 메모리(420)는 본 발명의 실시예에 따른 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법을 수행하는 명령어들을 저장할 수 있다.For example, the
통신부(430)는 통신망을 통해 다른 장치들과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다.The
인터페이스부(440)는 네트워크에 접속하기 위한 네트워크 인터페이스 및 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.The
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.On the other hand, the components of the above-described embodiment can be easily grasped from a process point of view. That is, each component may be identified as a respective process. In addition, the process of the above-described embodiment can be easily understood from the point of view of the components of the apparatus.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, the technical contents described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. A hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for the purpose of illustration, and various modifications, changes, and additions will be possible within the spirit and scope of the present invention by those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention, and such modifications, changes and additions should be regarded as belonging to the following claims.
410: 프로세서
420: 메모리
430: 통신부
440: 인터페이스부410: processor
420: memory
430: communication unit
440: interface unit
Claims (7)
선박운항조건을 이용하여 선박의 선루(superstructure) 주변의 유동장(flow field) 해석을 수행하는 단계;
상기 유동장 해석의 결과를 이용하여 선박의 풍속계측장치가 설치된 풍속계측위치에서의 풍속비를 산출하는 단계;
상기 풍속비를 이용하여 상기 풍속계측장치에 의하여 획득된 풍속 측정값으로부터 기준풍속값을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 기준풍속값을 이용하여 교정된 풍속값을 산출하는 단계를 포함하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법.
In the ship wind speed calibration method using numerical analysis performed by the ship wind speed calibration device,
performing flow field analysis around the superstructure of the ship using the ship operating conditions;
calculating a wind speed ratio at a wind speed measuring location where a wind speed measuring device of a ship is installed by using the result of the flow field analysis;
calculating a reference wind speed value from the wind speed measurement value obtained by the wind speed measuring device using the wind speed ratio; and
A ship wind speed calibration method using numerical analysis, comprising the step of calculating a corrected wind speed value using the calculated reference wind speed value.
상기 선박운항조건은 선박의 선루형상, 유입풍속(U0), 풍향, 풍속 프로파일 및 대기온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법.
According to claim 1,
The ship operation condition is a ship wind speed correction method using numerical analysis, characterized in that it includes the superstructure shape of the ship, the inflow wind speed (U 0 ), the wind direction, the wind speed profile and the atmospheric temperature.
상기 유동장 해석을 수행하는 단계는,
상기 선루형상, 상기 유입풍속(U0), 상기 풍향, 상기 풍속 프로파일 및 상기 대기온도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 선박운항조건에 따른 레이놀즈수(Reynolds number)를 결정하고, 상기 결정된 레이놀즈수를 이용하여 무차원 형태의 유동장 해석 그래프(u(x,y,z)/U0)로 유동장 해석 결과를 산출하는 것을 특징으로 하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법.
3. The method of claim 2,
The step of performing the flow field analysis is,
Determine a Reynolds number according to the vessel operating condition using at least one of the superstructure shape, the inflow wind speed (U 0 ), the wind direction, the wind speed profile, and the atmospheric temperature, and use the determined Reynolds number A ship wind speed correction method using numerical analysis, characterized in that the flow field analysis result is calculated as a non-dimensional flow field analysis graph (u(x,y,z)/U 0 ).
상기 풍속비를 산출하는 단계는,
상기 유동장 해석 그래프(u(x,y,z)/U0)에서 상기 풍속계측위치(xm,ym,zm)에서의 풍속비(u(xm,ym,zm)/U0)를 추출하는 것을 특징으로 하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법.
4. The method of claim 3,
Calculating the wind speed ratio comprises:
The flow field analysis graph (u (x, y, z ) / U 0) the wind speed measurement position wind speed ratio (u in (x m, y m, z m) (x m, y m, z m) / U in 0 ), a ship wind speed correction method using numerical analysis, characterized in that it is extracted.
상기 기준풍속값을 산출하는 단계는,
상기 풍속계측장치로부터 풍속 측정값을 획득하고, 상기 획득된 풍속 측정값을 상기 추출된 풍속비로 나누어 상기 기준풍속값을 산출하는 것을 특징으로 하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법.
5. The method of claim 4,
Calculating the reference wind speed value comprises:
A ship wind speed calibration method using numerical analysis, characterized in that obtaining a wind speed measurement value from the wind speed measuring device, and calculating the reference wind speed value by dividing the obtained wind speed measurement value by the extracted wind speed ratio.
상기 교정된 풍속값을 산출하는 단계는,
상기 산출된 기준풍속값을 하기 수학식에 적용하여 상기 교정된 풍속값을 산출하는 것을 특징으로 하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 방법.
여기서, U는 풍속 프로파일이고, z는 높이이고, Zref는 기준높이이고, Uref는 기준높이에서의 기준풍속임
6. The method of claim 5,
Calculating the corrected wind speed value comprises:
A ship wind speed calibration method using numerical analysis, characterized in that the corrected wind speed value is calculated by applying the calculated reference wind speed value to the following equation.
where U is the wind speed profile, z is the height, Z ref is the reference height, and U ref is the reference wind speed at the reference height.
명령어를 저장하는 메모리; 및
상기 명령어를 실행하는 프로세서를 포함하되,
상기 명령어는,
선박운항조건을 이용하여 선박의 선루(superstructure) 주변의 유동장(flow field) 해석을 수행하는 단계;
상기 유동장 해석의 결과를 이용하여 선박의 풍속계측장치가 설치된 풍속계측위치에서의 풍속비를 산출하는 단계;
상기 풍속비를 이용하여 상기 풍속계측장치에 의하여 획득된 풍속 측정값으로부터 기준풍속값을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 기준풍속값을 이용하여 교정된 풍속값을 산출하는 단계를 포함하는 선박풍속 교정 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 장치.
In the ship wind speed correction device using numerical analysis,
memory to store instructions; and
A processor that executes the instructions,
The command is
performing flow field analysis around the superstructure of the ship using the ship operating conditions;
calculating a wind speed ratio at a wind speed measuring location where a wind speed measuring device of a ship is installed by using the result of the flow field analysis;
calculating a reference wind speed value from the wind speed measurement value obtained by the wind speed measuring device using the wind speed ratio; and
A ship wind speed calibration apparatus using numerical analysis, characterized in that performing a ship wind speed calibration method comprising the step of calculating a corrected wind speed value using the calculated reference wind speed value.
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| KR1020190175442A KR102351023B1 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Apparatus and method for calibration of wind speed measured on ship using numerical analysis |
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|---|---|---|---|---|
| CN114462141A (en) * | 2021-12-31 | 2022-05-10 | 武汉理工大学 | Multi-scale simulation method, system and storage medium based on CFD |
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| KR20130003811U (en) | 2011-12-16 | 2013-06-26 | 현대중공업 주식회사 | Apparatus for measuring direction and velocity of wind for compensating trial velocity of ship |
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2019
- 2019-12-26 KR KR1020190175442A patent/KR102351023B1/en active IP Right Grant
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| CN114462141A (en) * | 2021-12-31 | 2022-05-10 | 武汉理工大学 | Multi-scale simulation method, system and storage medium based on CFD |
| CN114462141B (en) * | 2021-12-31 | 2023-09-19 | 武汉理工大学 | CFD-based multi-scale simulation method, system and storage medium |
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