Study of vortex characteristics with SPIV measurement of the wake of a three dimensional wing with a flexible adduct

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 공과대학 조선해양공학과, 2017. 8. 서 정천.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.1. 서론 1 1.1 연구 배경 1 1.2 기존 연구 3 1.3 연구 목표 5 1.3.1 TVC(Tip Vortex Cavitation) 발생 원리 5 1.3.2 Rankine Vortex 모델 5 1.3.3 연구의 목표 7 2. 시험 설계 8 2.1 시험 설비 8 2.1.1 캐비테이션 터널 8 2.1.2 CNC 공작기계 9 2.2 시험 모델 11 2.2.1 모델 제원 11 2.2.2 유연부가물 선정 13 2.3 시험 조건 18 2.4 계측 장비 19 2.4.1 1D-LDV 19 2.4.2 SPIV 시스템 20 2.4.3 고속카메라 26 2.4.4 차압계 27 3. 시험 결과 29 3.1 고속카메라 관찰 결과 29 3.1.1 캐비테이션 발달에 따른 캐비티 두께 변화 29 3.1.2 유연부가물 길이 별 캐비테이션 지연 효과 31 3.2 균일 유동 계측을 통한 불확실성 해석 33 3.2.1 균일 유동 계측 33 3.2.2 모델 유무에 따른 균일 유동 계측 35 3.3 SPIV 시험 결과 36 3.3.1 받음각 유무에 따른 후류 SPIV 시험 결과 36 3.3.2 유연 부가물 길이 별 후류 SPIV 시험 결과 38 3.3.3 데이터 후처리 방법 41 3.3.4 SPIV 시험 결과 - 유속에 따른 순환(Circulation) 변화 43 3.3.5 SPIV 시험 결과 - 유속에 따른 보텍스 중심부의 후류 방향 속도 변화 45 3.3.6 SPIV 시험 결과 - 유속에 따른 보텍스 중심부 면적 변화 47 4. 결론 49 5. 참고문헌 51 Abstract 54Maste