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WIG선의 해면효과에 대한 수치적 접근 및 고찰
Numerical study of wing in ground effects of the WIG ship 원문보기

EDISON SW 활용 경진대회 논문집. 제1회(2012년), 2012 Apr. 12, 2012년, pp.25 - 28  

임욱재 (서울대학교 조선해양공학과) ,  박세완 (서울대학교 조선해양공학과) ,  이희범 (서울대학교 조선해양공학과)

초록
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항공기가 지면 혹은 해면 위를 낮게 비행할 때 양력이 증가하고 항력이 감소하는 이른바 해면 효과(ground effect)가 발생하게 된다. 위그선 (WIG)선은 이러한 해면 효과를 이용한 선박으로 시속 100~500km의 속도 범위에서 해면 위를 낮게 비행하는 선박을 뜻하며 차세대 초고속 해상 수송수단으로 떠오르고 있다. 본 연구에서는 해면효과로 인한 2차원 위그선 날개 주위의 양항력 변화를 알아보기 위하여 유한체적법 기반의 EDISON-CFD를 사용하였다. 위그선 날개 주위의 유동은 날개와 해면사이의 거리에 영향을 받으므로 날개와 해면사이의 거리에 따른 계산 영역과 격자를 각각 생성 하였다. 본 연구를 통해 날개와 해면 사이의 거리가 가까워 질수록 해면효과에 의하여 위그선 날개의 양력이 증가하였고 항력은 감소되는 결과를 확인할 수 있었다.

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  • 해면효과를 제대로 확인하기 위해서는 자유수면의 모델이 필요하며 날개 끝단 와류를 고려해야 하는 만큼 자유수면효과와 3차원 모델링이 필요하다. 그러나 EDISON_CFD에서는 이러한 것들을 현재로는 구현하기 어렵기 때문에 위그선의 날개를 2차원으로 가정하였다 이는 3차원 효과를 무시한 것이기 때문에 바닥과의 높이가 줄어듦으로 인해 생기는 항력의 증가는 3차원으로 확장 시 와도에 의한 추가적인 양력의 증가분으로 판단해야 한다. 계산 영역 및 격자는 그림 2와 같은 형상으로 총 16,000여 개의 정렬격자를 사용하였다.
  • 유동이 들어오는 입구 경계조건은 inflow 조건을 사용하였고 출구 경계조건으로는 outflow 조건을 사용하였다. 바닥면의 경계조건은 wall로 설정하였다. 계산에 사용된 레이놀즈수는 104 으로 설정 하였다.
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