무동력 수중익의 작동에 따른 추력 예측과 최적운전에 관한 연구 (Study for the Thrust Force Prediction and Optimal Operation on a Human-Powered Hydrofoil)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 22권 / 4호 / 96 ~ 103페이지
· 저자명 : 조수용, 이승석, 김창호

초록

본 연구에서는 수면에서 수중익을 사용하여 무동력으로 이동하는 장치에 대한 연구를 수행하였다. 본 장치는 상하운동과 피칭운동을 동시하여야 추력을 얻을 수 있어서 이동이 가능하다. 따라서 작동조건에 따라서 추력과 적절한 작동주기에 대한 연구를 수행하였다. 수중익의 형상은 SD7003의 에어포일을 사용하였으며, 힘의 예측은 수치해석을 통하여 얻었다. 수치해석알고리즘은 기연구자의 실험결과를 사용하여 검정하였으며, 이를 바탕으로 수중익에서 비정상상태의 해석을 통하여 얻어진 결과를 바탕으로 주기평균의 추력과 부상력을 얻었다. 작동조건이 레이놀드수 190,000에서 장치의 작동을 받음각의 진폭 5도에서 스트로할수 0.6인 경우가 가장 이동속도가 빠른 경우였다. 이동속도를 낮추고자 하면 받음각의 진폭을 증가하여야 하였다.

영어초록

A study was conducted on a human-powered hydrofoil that could move on the free water surface. This movement can be achieved when the hydrofoil is operated with pitching and plunging motion simultaneously. Hence, an investigation was conducted to find an appropriate thrust force and operation frequency for various operating conditions. The SD7003 airfoil was adopted for the hydrofoil, and the force on the hydrofoil was predicted using a computational analysis. The numerical algorithm was validated using an experimental result in literature. The thrust force and buoyancy force were obtained by the transient analysis. These forces were calculated to the periodic-averaged forces according to the different operation frequency. In an operation condition of 190,000 Reynolds number, the fast movement was obtained when the amplitude of angle of attack and Strouhal number were 5 degree and 0.6, respectively. For reducing movement speed, the amplitude of angle of attack should be increased.

참고자료

· 없음