Analysis of End-Plated Propellers by Panel Method

패널법에 의한 날개끝판부착 프로펠러의 해석

This paper describes the procedure to analyze the performance of the end-plated propeller(EPP) by a boundary integral method. The screw blade(SB) and end-plate(EP) are represented by a set of quadrilateral panels, where the source and normal dipole of uniform strength are distributed. The perturbation velocity potential, being the only unknown via the potential-based formulation, is determined by satisfying the flow tangency condition on the blade and the end-plate at the same time. The Kutta condition is satisfied through an iterative process by requiring the null pressure jump across the upper and lower sides of the trailing edges of both the SH and the EP. Sample calculations indicate that the EP increases the loading near the tip of the SB while spreading the trailing vortices along the trailing edge of the EP, thus avoiding the strong tip-vortex formation. Predicted performance of the EPP shows good correlations with the experimental results. The method is therefore considered applicable in designing and analyzing the EPP which may be an alternative for energy-saving propulsive devices.

본 논문은 경계적분법에 의해 날개끝판이 부착된 프로펠러(EPP)의 성능을 해석하는 방법을 기술하고 있다. 나선 프로펠러 날개와 날개끝판을 사각형 판요소로 치환하고, 균일 세기의 쏘오스와 법선 다이폴을 분포하여 해석한다. 포텐셜을 기저로 하는 정식화 과정을 통해 적분방정식을 구하고, 나선날개와 날개끝판에서 동시에 법선방향 비침투조건을 만족시킴으로써 섭동 속도 포텐셜을 구하였다. Kutta조건은 반복작업을 통해 나선날개와 날개끝판의 뒷날에서 압력점프가 없어지도록 함으로써 만족시켰다. 예제계산을 통하여 날개끝판이 나선날개의 날개끝 부근의 하중을 증가시킴을 보였고, 동시에 날개끝판의 뒷날에 걸쳐 후연 보오텍스를 분산시킴으로써 강력한 날개끝 보오텍스의 형성을 피할 수 있음을 확인하였다. EPP의 성능을 추정한 결과는 실험결과와 좋은 일치를 보인다. 에너지절약 추진장치로 채택될 수 있는 EPP의 설계 및 해석을 위하여 본 연구에서 확립된 방법이 적용가능하리라 판단된다.