초록
물분사 추진장치(waterjet)는 현재 고속선의 추진기로 폭넓게 사용되고 있으나, 입구면(inlet) 형상에 따른 효율 문제와 제작상의 어려움으로 인해 제작사는 한정되어 있다. 입구면 형상 설계에 있어서 가장 중요한 문제는 효율에 크게 영향을 주는 공동(cavitation) 발생을 최소화하는 것이다. 본 논문에서는 포텐셜 유동해석에 의해 공동발생이 최소화되는 최적 형상을 찾기 위해, 평접형(flush type) 이차원 물분사 추진장치의 입추면 형상을 수치계산 모델로 택하여 이차원 단면으로 가정하고, 유동해석을 수행하였다. 형상 파라미터의 변화를 통해 얻어진 다양한 입구면 형상에 대해 수치계산을 수행하여, 공동 발생에 미치는 입구면 형상의 영향을 조사하였고, 이를 바탕으로 최적 형상을 얻을 수 있는 형상해석 기법을 확립하였다. 또한 주어진 입구면 주위의 압력분포를 입력자료로 하여 입구면 형상이 찾아지도록 하는 형상 설계법을 확립하였다. 입구면의 형상 해석 및 형상 설계시 이용한 포텐셜 유동해석은 최근 공동문제 해석에 적용되어 좋은 결과를 주고 있는 포텐셜을 기저로 한 패널법[1,2]을 적용하였다. 형상 해석을 수행하여 얻어진 결과와 Kashiwadani[3,4]의 결과를 비교하여 근사한 결과를 얻은 것으로 본 논문의 형상 해석 기법의 우수성을 알 수 있었다. 형상 해석 결과로 얻어진 압력분포를 입력자료로 하여 입구면의 lip과 ramp에 대한 형상 설계를 수행한 결과 모두 만족스러운 결과를 얻었다.
The waterjet is very widely used today in propulsion system of high speed vessel but manufacturer is limited because of an efficiency and a difficulty of a manufacture on the inlet configuration of the waterjet. The importancy in designing the inlet configuration of the waterjet lies on the minimization of the cavitation which is largely affecting the efficiency. In this paper, the configuration analysis is carried out to find a optimum shape which is minimizing the cavitation using a two dimensional potential-based panel method with an inlet configuration of a flush type. Also, it is developed a direct design method finding an inlet configuration by a given pressure distributions. The numerically obtained optimum shape using this configuration analysis method show a good agreement compared to the Kashiwadani's results. It is carried out a direct design method over a lip and a ramp of an inlet configuration wish pressure distributions obtained a result of the configuration analysis and the results show a good agreement compared to original configuration.
