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문제 정의
- 하지만 실제 드라이버의 무게는 보통 300g 이하이므로 단위가 킬로그램인 전체 식에서 질량은 큰 변화를 만들 수 없고, 또한 사람의 힘은 제한적이므로 무게의 변화로 비거리를 늘리는 방법엔 한계가 있다. 따라서 드라이버의 스윙속도를 높이기 위해 2000년 이후부터 대형 스포츠회사 뿐만 아니라 보잉사까지도 주어진 규격 내에서 항력이 적은 드라이버 헤드 형상을 연구하기 시작했다. 드라이버 헤드속도의 증가는 골프공의 초기속도의 증가를 초래하고 이는 곧 비거리의 증가를 의미하기 때문에 드라이버 헤드 형상의 변화는 비거리를 늘릴 다음 목표로서 현재 연구가 활발히 진행되는 분야이다.
- 드라이버 헤드속도의 증가는 골프공의 초기속도의 증가를 초래하고 이는 곧 비거리의 증가를 의미하기 때문에 드라이버 헤드 형상의 변화는 비거리를 늘릴 다음 목표로서 현재 연구가 활발히 진행되는 분야이다. 본 연구는 EDISON 사이트에서 지원하는 정렬격자기반 2차원 유동해석 프로그램을 이용하여 드라이버헤드에 지금껏 잘 알려진 에어포일의 항력을 줄이는 방법들을 접목시켜 항력이 가장 작은 드라이버헤드의 형상을 찾아 스윙속도를 높여 비거리를 증가시키는 드라이버헤드의 형상을 찾는 것이 목표이다.
- 본 연구에서는 보편적인 드라이버헤드 형상에 여러 가지 항력을 줄일만한 방법을 적용하여 더 나은 결과를 찾아보려했다. 시도했던 4가지 방법 중 와류생성기의 설치는 항력감소의 효과가 없었고 전면부와 후면부를 관통하는 구멍을 뚫는방법은 구멍의 항력효과를 만들기 위해선 골프채의 목적을 포기해야 했으므로 적용할 수 없었다.
가설 설정
- The physics of Golf의 저자인 Jorgensen의 실험결과에 따라 골프공을 타격할 때까지 스윙토크는 75N으로 유지시켰고 드라이버 무게 0.25kg, 드라이버헤드넓이를 0.004m 2, 로 가정하여 항력공식 D=pv2SCd/2를 이용해 항력을 계산하였다.
- 기본형상의 특징인 blunt body 특성을 줄여주기 위해 에어포일처럼 꼬리를 달아는 방법을 적용했다. 기본형상의 코드를 1.0으로 가정하여 코드를 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.3, 2.6배로 늘려가며 Cd를 측정하였다.
- 두 드라이버헤드의 형상차이로 인한 스윙속도차이를 구하기 위해서 일종의 구분구적법을 사용하였다. 먼저 스윙모델을정하여 스윙경로의 길이와 토크를 결정한다. 클럽헤드의 초기속도를 5m/s로 가정하고 예상타격속도인 55m/s까지 5m/s 간격으로 속도구간을 나누어 두 형상의 각 속도별 항력을 구한다.
- 현재 골프스윙을 기술하는데 흔히 사용되는 2절 스윙모형은 두 어깨의 중심을 기준점으로 팔과 골프채의 회전을 나타낸다. 이 모델을 사용하기 위해선 스트로보스코프와 같은 장비를 이용해 실제 스윙을 측정한 뒤 역으로 토크를 산출하거나 순수히 직관을 통해서 값을 가정해야한다. 때문에 이 모델을 어깨높이가 150cm인 성인남성의 1절 강성 기구로 단순화시켜 풀스윙을 하는 상황으로 해석하였다.
- 먼저 스윙모델을정하여 스윙경로의 길이와 토크를 결정한다. 클럽헤드의 초기속도를 5m/s로 가정하고 예상타격속도인 55m/s까지 5m/s 간격으로 속도구간을 나누어 두 형상의 각 속도별 항력을 구한다. 토크와 항력을 이용해 각 속도에서 클럽헤드에 작용하는알짜힘을 구하고 뉴턴의 2법칙인 F=ma를 적용하여 가속도를 구한다.
- 기본형상의 전면부의 압력을 줄여줌과 동시에 그 압력을이용해 후면부의 와류를 줄이는 효과를 기대하여 전면부에서 후면부까지 관통하는 구멍을 뚫어주었다. 하지만 전면부에 큰구멍을 설치한다는 것은 골프공을 때려야하는 골프채의 목적을 잃는다는 의미이기 때문에 구멍의 직경은 구멍의 효과와 골프채의 목적 사이에서 절충안을 찾아 타격면 높이의 4%로설정하였다. 구멍의 위치는 위, 중앙, 아래 3가지이며 각각의 위치에서의 효과를 실험하였다.
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