Prediction of Effective Wake Considering Propeller-Shear-Flow Interaction

선미후류-프로펠러 상호작용을 고려한 유효반류 추정법

Interactions between a propeller and vortex system contained in a ship stern flow is treated theoretically. A new formulation to determine the effective velocity distributions is developed, which may be immediately applicable to the design and analysis of compound propulsors under the influence of severe vortical cross-flows around ship stern. An axisymmetric shear flow is represented by a system of ring vortices and the axial variation of the stream lines due to the action of propeller is represented by a cubic function. The strengths of ring vortices, which are varying along the stream lines, are determined by the conservation of angular momentum. Two simplified effective velocity models are proposed to confirm the theory. Sample calculations using the simplified models are made to compare with the results by other investigators.

선미후류에 포함된 보오텍스 시스템과 프로펠러와의 상호작용을 이론적으로 해석하여 유효반류를 계산하는 방법을 제안하였다. 선미주위의 복잡한 유동을 Poincare의 방정식을 사용하여 수학적으로 표시하였고 임의의 점에서의 교란속도를 물체 표면에 분포되어 있는 쏘오스 및 보오텍스에 의한 유기속도의 표면적분과 유체중 위치하는 쏘오스 및 보오텍스에 의한 유기속도의 체적적분의 함으로 표시하였다. 이 식으로부터 유효속도(effective velocity)를 유체중 보오텍스에 의한 유기속도의 체적적분으로 정의하였다. 유체중의 보오텍스의 위치와 세기는 불균일한 호칭속도(nominal velocity)분포에 포함되어 있는 보오텍스로부터 프로펠러가 작동할 때의 유선변화를 고려하여 보오텍스 운동역학(vortex dynamics)을 만족하도록 결정된다. 이론을 검증하기 위한 계산예로써 축대칭 전단류(shear flow)중 원판형 추진장치가 작동할 때 프로펠러에 의한 유선변화 모형을 변화시켜 유효속도를 계산하였고 양력판 이론에 의한 값과 비교하였다.