초록 ▼

□ 연구개요
저소음 프로펠러의 개발은 함정의 전투능력 향상이라는 측면에서 매우 중요하며, 전투함 및 잠수함의 피탐 회피를 위한 은밀성 제고에 필수적이다. 선진국들은 함정 프로펠러의 저소음화를 위해서 막대한 인력과 자원을 투자하고 있으나, 관련 기술은 군사기밀로 분류되어 기술이전과 자료공개는 거의 이루어지지 않고 있다. 이는 매우 제한적인 기술소요에도 불구하고 함정 프로펠러의 저소음화 기술을 독자적으로 확보해야 하는 이유이다. 본 연구는 해군 함정 프로펠러를 대상으로 날개 끝 보텍스 캐비테이션 발생을 유연부가물에 의해 지연시키는

□ 연구개요
저소음 프로펠러의 개발은 함정의 전투능력 향상이라는 측면에서 매우 중요하며, 전투함 및 잠수함의 피탐 회피를 위한 은밀성 제고에 필수적이다. 선진국들은 함정 프로펠러의 저소음화를 위해서 막대한 인력과 자원을 투자하고 있으나, 관련 기술은 군사기밀로 분류되어 기술이전과 자료공개는 거의 이루어지지 않고 있다. 이는 매우 제한적인 기술소요에도 불구하고 함정 프로펠러의 저소음화 기술을 독자적으로 확보해야 하는 이유이다. 본 연구는 해군 함정 프로펠러를 대상으로 날개 끝 보텍스 캐비테이션 발생을 유연부가물에 의해 지연시키는데 그 목적이 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
당초 목표였던 Volumetric PIV를 이용하여 유연부가물 주위 유동을 해석하는 것은 설비의 문제로 하지 못했지만 SPIV를 이용하여 다양한 관점에서 유연부가물의 영향을 해걱하였다. 유연부가물의 존재 여부가 Circulation, 후류 방향 속도, 보텍스 중심부의 면적에 모두 영향을 줄 수 있지만, 유연부가물의 길이는 캐비테이션 저감에 영향을 주지 못함을 확인하였다.
또한, 상용 코드인 STAR CCM+를 이용하여 Tip Vortex Cavitation에 영향을 줄 수 있는 요인들을 파악하였다. Elliptic Wing의 받음각과 유입류의 속력이 각각 Tip Vortex Cavitation의 발생 방향과 세기에 큰 영향을 미치는 요인임을 파악하였다. 또한, 적절한 난류 해석 모델을 사용하지 않을 경우 캐비테이션은 물론 날개 주변에서 발생하는 와류를 포착하지 못하여 해석의 정확도를 크게 감소시킬 수 있음을 Standard Spalart Allmaras 모델을 적용하여 해석함으로써 알 수 있었다.

□ 연구개발결과의 중요성
캐비테이션은 프로펠러 소음의 가장 큰 원인이며 이는 피탐 가능성을 높이고 선박의 생존성을 크게 떨어뜨리는 요인이 된다. 따라서, 캐비테이션의 저감은 선박의 생존성과 직결되는 민감한 문제이다. 본 연구에서 제시하는 유연부가물은 적은 비용으로도 프로펠러 캐비테이션의 초생을 제어하여 소음을 낮춰줄 수 있어 비용 측면에서 활용성이 매우 높은 방법으로 여겨진다.
또한, 유연부가물의 거동은 매우 민감하며 캐비테이션에 영향을 줄 수 있는 요인들이 잘 규명되어야 유연부가물의 효과를 높일 수 있다. 이는 실험뿐만 아니라 해석에서도 마찬가지이다. 캐비테이션의 (초생) 제어를 위해서는 그 크기, 방향 등에 영향을 줄 수 있는 요인들을 면밀히 파악하는 것이 필수적이다. 본 연구 결과를 통해 축적된 정보들은 유연부가물을 프로펠러에 적용하는 과정 및 실제 함정에서의 유연부가물 적용 시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 여겨진다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 2.1 Star CCM+를 이용한 Elliptic Wing 주위의 유동 해석 ... 3
• 2.2 유연부가물이 유동에 미치는 영향 ... 6
• 2.3 수치해석기법 연구 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 9