유연부가물이 부착된 3차원 날개 후류 SPIV 계측을 이용한 와류 특성 연구

Abstract

캐비테이션 소음과 진동은 선박에서 중요하게 다뤄지는 문제 중 하나이다. 특히 날개 끝에서는 강한 와류운동으로 인해 압력 저하가 커져 그곳에서 캐비테이션이 먼저 발생한다. 이에 날개 끝 캐비테이션을 제어하려는 연구가 이어져 왔다. 프로펠러의 전통적인 형상의 변화로 캐비테이션의 초생을 낮추는 것은 한계가 있었다. 이에 날개 끝에 물 분사, 고분자 분사 장치를 추가하여 날개 끝 캐비테이션의 초생을 지연시키는 등의 연구가 진행되어 왔다. 그러나 이 방법들은 프로펠러 날개 안의 복잡한 구조를 요구하고 제작상의 어려움이 많았다. 본 연구에서는 유연부가물을 이용하여 3차원 날개 끝 캐비테이션을 제어하는 방법을 유동관점에서 연구하였다. 먼저 고속카메라 촬영을 통해서 3차원 날개의 캐비테이션 지연 효과를 검증하고, 후류에 대한 SPIV 계측을 통해 후류의 와류 특성에 대하여 알아보았다. 유연부가물은 후류 순환(Circulation)의 크기를 감소시켰다. 이로 인해 압력 저하의 크기가 감소하였고, 이는 날개 끝 캐비테이션 발생을 지연시켰다. 또한 감소된 순환의 잉여운동량은 후류방향 속도를 증가시켰다.