추진력 생성을 위한 가오리 날개 짓의 유체-구조연성 수치해석 (Analysis of Motion of Batoid Fins for Thrust Generation by Using Fluid-Structure Interaction Method)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 34권 / 11호 / 1575 ~ 1580페이지
· 저자명 : 권동현, 이종수

초록

최근 수중 생물체의 특성과 운동성을 가진 생체 모방형 수중로봇의 모방연구가 활발히 진행 되고 있다. 본 논문은 수중에서 기동성과 항해성이 우수한 가오리류 어류 움직임을 모방하여 날개 짓에 의한 속도 및 이동거리를 수치적으로 연구하고자 한다. 유체-구조 연성해석의 방법을 사용하여 3차원 해석을 실시하였으며, 날개 짓에 의한 큰 변형을 보정하고자 격자 재생성 기능을 사용하였다. 실제 가오리는 날개 진동수에 의해 추진력에 가장 큰 영향을 받는다. 이를 바탕으로 실제 가오리의 움직임과 관련된 파라미터를 이용하여 진동수 및 진폭의 변화에 대하여 최대의 추진력을 갖는 날개의 움직임을 연구하고자 한다.

영어초록

Recently, the development of bio-mimetic underwater vehicles that can emulate the characteristic movements of marine fish and mammals has attracted considerable attention. In this study, the motion of the batoid (i.e., cownose ray) fin that facilitates excellent cruising and maneuvering during underwater movement has been studied. The velocity achieved and distance covered with each fin movement are numerically studied. A fluid-structure interaction method is used to perform 3D time-dependent numerical analysis, wherein an adaptive mesh is employed to account for the large deformation of a fin interacting with a fluid. The results of a preliminary study show that the thrust of a ray fin is highly dependent on the frequency. Further, once the fin amplitude required for generating a given thrust is evaluated for the conditions experienced by an actual ray, the frequency and amplitude values for achieving better thrust are determined.

참고자료

· 없음