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진동하는 평판들에서의 플래핑 추진

Flapping Propulsion of Oscillating Flat Plates

  • 안준성 (한양대학교 대학원 기계공학과) ;
  • 한철희 ((주)경원테크) ;
  • 김창희 (한양대학교 대학원 기계공학과) ;
  • 조진수 (한양대학교 기계공학부)
  • 발행 : 2004.12.01

초록

이산와류법(discrete vortex method)을 이용하여 진통하는 평판들로부터 추력발생을 연구하였다. 평판들과 후류들은 이산와류로 나타내었다. 진동하는 평판들 사이의 복잡한 공력상호작용을 정확히 계산하기 위하여 와핵모델(vortex core model)과 와핵첨가법(vortex core addition scheme)을 사용하였다. 단일 평판이 히빙진동을 할 경우 나타나는 후류를 계산하여 기존의 유동가시화 결과와 비교하였다. 피칭진동 시 평판에서 발생하는 후류형상이 평판들의 추진 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 3가지 방식(1. 하나의 평판은 고정 다른 평판은 진동, 2. 두개의 평판이 같은 위상으로 진동, 3. 두개의 평판이 반대의 위상으로 진동)으로 진동하는 평판들의 추진특성을 계산하였다. 반대의 위상으로 진통하는 평판이 가장 큰 추진력을 보였다.

The propulsive characteristics of oscillating flat plates are investigated using a discrete vortex method. The plates and their wakes are represented by discrete point vortices. To analyze the closely coupled aerodynamic interference between the plates, a vortex core model and a vortex core addition scheme are combined. A calculated wake shape for a flat plate in heaving oscillation is compared with flow visualization. The effect of wake shapes on the propulsive characteristics of the plates in pitching oscillation is investigated. The propulsive characteristics of oscillating plates with three cases (1. one is stationary and another is oscillating, 2. both oscillating in phase, 3. both oscillating out of phase) are calculated. The plates oscillating out of phase showed the largest thrust force among the three cases.

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참고문헌

  1. Knoller, R., "Die Gesetze des Lufwiderstandes," Flug-und Motortechnik(Wien), Vol. 3, No. 21, 1909, pp. 1-7.
  2. Betz, A., "Ein Beitrag zur Erklarung des Segelfluges," Zeitschrift fur Flugtechnik und Motorluftschiffahrt, Vol. 3, Jan. 1912, pp. 269-272.
  3. Katzmayr, R., "Effect of Periodic Changes of Angle of Attack on Behavior of Airfoils", NACA Report No. 147, Oct., 1922.
  4. Von Karman, T and Burgers, J. M., "General Aerodynamic Theory - Perfect Fluids Division E, Vol. II, Aerodynamic Theory, Ed. Durand, W. F., 1943, pp. 308.
  5. Garrick, I. E., "Propulsion of a Flapping and Oscillationg Airfoil," NACA Report 567, 1936.
  6. Theodorsen, T, "General Theory of Aerodynamic Instability and the Mechanism of Flutter," NACA Report No. 496, 1935.
  7. Silverstein, A. and Joyner, U. T, "Experimental Verification of the Theory of Oscillating Airfoils", NACA Report No. 673, 1939.
  8. Bratt, J. B., "Flow Patterns in the Wake of an Oscillating Airfoil,", Aeronautical Research Council, R&M 2773, 1953.
  9. Katz, J., and Weihs, D., "Hydrodynamic Propulsion by Large Amplitude Oscillation of an Airfoil with Chordwise Flexibility," Printed in Great Britain, February 8, 1978.
  10. 장조원,윤용현,탄명훈, "진동하는 에어포일 근접후류에서의 캠버효과," 한국항공우주학회지, 제 29권 제 8호, 2001, pp. 57-65.
  11. 장조원, "진동하는 NACA 4412 에어포일 근접후류에서의 레이놀즈수 효과 I : 평균속도장," 한국항공우주학회지, 제 31권 제 7호, 2003, pp. 15-25.
  12. Jones, K. D., Dohring, C. M., and Platzer, M. F., "Wake Structures Behind Plunging Airfoils: A Comparison of Numerical and Experimental Results," AlAA Paper No. 96-0078, Reno, Nevada, Jan. 1996.
  13. Jones, K. D., and Platzer, M. F., "An Experimental and Numerical Investigation of Flapping-Wing Propulsion," AlAA Paper No. 99-0995, Reno, Nevada, Jan. 1999.
  14. 손명환, "Weis-Fogh Wing의 Partial Fling-Clap 운동과 관련한 비정상 공기역학," 한국항공우주학회지, 제 25권 제 1호, 1997, pp. 14-24.
  15. Akiyama, M., Takato, K, Tsutsui, T., Sugiyama, H., and Ninimiya, N., "Flow Around Vibrating Elastic Plates," The 6th Asian Symposium on Visualization, Paper number 130, 2001.
  16. 노기덕, "Weis-Fogh형 선박 추진기구의 역학적 특성계산," 대한기계학회논문집 B, 제 21권 제 11호, 1997, pp. 1518-1526.
  17. Han, C., Yoon, Y, and Cho, J., "Unsteady Aerodynamics Analysis of Tandem Flat Plates in Ground Effect", Journal of Aircraft, Vol.39, No.6, Nov-Dec. 2002, pp. 1028-1034. https://doi.org/10.2514/2.3031
  18. Katz, J., and Weihs, D., "Behaviour of Vortex Wakes From Oscillating Airfoils," Journal of Aircraft, Vol. 15, No. 12, Dec. 1978, pp. 861-863. https://doi.org/10.2514/3.58463