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선박 프로펠러용 고효율 2차원 날개단면 개발
Development of Two Dimensional Blade Section with High Efficiency for Marine Propeller

나윤철    (삼성중공업(주) 조선플랜트연구소 유체연구팀   ); 송인행    (한국기계연구원 선박해양공학연구센터 추진기기술그룹   ); 안종우    (한국기계연구원 선박해양공학연구센터 추진기기술그룹  );
  • 초록

    본 논문은 선박용 프로펠러 날개단면의 개발 과정을 다루고 있다. 2차원 날개단면의 유체역학적 특성은 캠버 및 두께 분포, 앞날 반경 등 기하학적 형상에 따라 달라진다. 2차원 날개단면 주위의 전 유장을 난류로 고려한 후 해석하기 위해 유한 체적법에 의한 Reynoles time averaged Navier-Stockes 방정식을 이용한 수치해석 기법을 개발하였다. 본 연구에서는 날개단aus 표면에 보다 많은 계산점을 주면서도 받음각의 변화에도 격자계 생성이 용이한 O-Type 격자계를 채택하였고, 전 유동장은 k- ${\varepsilon}$ 난류 모형을 적용하여 해석하였다. 본 연구에서 개발된 수치해석 기법은 NACA0012의 실험 결과와 비교하여 계산 정도를 확인하였다. 본 연구에서는 낮은 항력을 갖는 고효율 날개단면 개발을 목표로, 항력이 양호한 날개단면은 공동 터널에서 양력, 항력 및 공동 특성 실험을 수행하였으며, 수치 해석 결과와도 비교하였다. 본 연구를 통하여 개발된 2차원 날개단면 해석용 수치 유체역학 코드는 실험 결과와 잘 일치하고 있음을 알 수 있었다. 이상의 과정을 통하여 기존의의 날개단면인 NACA66 두께 분포와 a=0.8 mean line 캠버를 갖는 KH13보다 효율뿐만 아니라 공동 특성도 우수한 단면인 KH28을 개발할 수 있었다. 새로운 날개 단면인 KH28은 선박용 프로펠러에 적용하기 위한 연구가 지속되어야 하며, 한편 낮은 받음각에서 양-항력 추정의 정확도를 높이기 위해서는 개발된 수치해석 코드에 2-경계층 모형이 적용되어야 할 것으로 본다.


    This paper contains a new approach to blade section design method for marine propellers. The hydrodynamic characteristics of 2-D section are highly influenced by its geometrical parameters i.e., thickness and camber distributions and leading edge radius etc. To consider fully turbulent flow field near 2-D section. the finite volume method with k- ${\varepsilon}$ turbulent model which solve Reynolds time averaged Navier-Stokes(RANS) equation is applied. In this study, O-type grid system that can provide many calculation points on blade surface is used. The results were compared with those of the experiment of NACA0012 to confirm the accuracy of the developed codes. The goal of this study is the development of a blade section with high efficiency and low drag. To achieve this, we carried out the tests of lift, drag and cavitation characteristics in cavitation tunnel. The results of experiment were compared with numerical results in order to validate the proposed blades design method. By comparing the numerical results with the experiments, we found that the new blade section, KH28 allows superior performance in efficiency and cavitation avoidance characteristics. We further investigated the blade section design method and an application study of this section, KH28 to apply to the marine propeller. In order to improve the accuracy of numerical results on prediction of lift and drag, we conclude here that the 2-layer boundary model must be used.


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  • 나윤철 (1)

    1. 1994 "다중 시간법에 의한 선박 횡동요 응답의 통계적 특성 연구" 大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea 31 (1): 102~110    

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