유동가시화를 통한 타원형날개주위 유동연구

Study on the Flow Around an Elliptic Wing Using Flow Visualization Technique

NACA0020 단면을 갖는 타원형 날개끝에서 발생되어 전개되는 Tip Vortex를 연구하기 위하여 날개표면과 후류에서의 유동특성을 조사하였다. 날개표면 유동은 Tufts법과 캐비테이션 관찰로 분석되었으며 날개표면 압력계측으로 유동가시화 결과를 보완하였다. 연구결과 강력한 스팬방향 압력구배가 Tip Vortex 생성에 결정적 영향을 줌과 아울러 날개 양쪽면에서의 유동이 공히 보오텍스의 생성에 기여함을 알 수 있었다. 한편, 자세한 Tip Vortex의 구조를 보기위하여 캐비테이션 관찰, Laser Sheet 기법에 의한 보오텍스 단면가시화 및 유속계측이 실시되었는데 보오텍스의 형상과 강도는 날개의 받음각에 지배되어 나타났다. 날개끝 유동의 전반적인 특성은 비점성유동 가정하에서 사용되는 보오텍스 모델링을 보완할 목적으로 분석되었다.

This study deals with an investigation on the tip vortex generated by an elliptic wing with section shapes of NACA 0020. The flow structure on the wing surface is investigated by using tufts test as well as observing the cavitation pattern. The surface pressure on a foil surface is measured to complement the visualized flow field. Results show that a strong spanwise pressure gradient is a definite contributor on the formation of tip vorex, and the fluids from both sides contribute to the evolutionary process of tip vortex. On the other hand, a series of experiments are conducted to investigate the detailed structure of tip-vortex at various angles of attack. The tip-vortex formation and development are observed by producing a cavitation, and then by a laser sheet technique in conduction with a dye injection method. The shape of tip-vortex and the distance between a vortex core and the trailing vortex sheet are found to vary with the angle of attack. Overall features of tip flow are evaluated to complement the vortex model based on inviscid theory.