날개수에 따른 허브리스 림 추진기의 성능 분석 : CFD를 이용한 접근

Abstract

본 연구에서는 고정된 피치비와 확장면적비를 바탕으로 전산유체역학을 활용하여 다양한 날개 수를 가진 허브리스 림 추진기의 성능을 분석하였다. 날개 수에 따른 추력 계수, 토크 계수 및 효율을 평가하였으며, 날개의 토출면과 흡입면에서의 압력 분포도 상세히 조사하였다. 연구 결과, 전진비가 증가함에 따라 추력 계수는 감소하였고, 가장 낮은 전진비에서 최대 추력이 관찰되었다. 날개 수가 3개, 4개, 5개, 6개일 경우, 전진비가 높아질수록 토크 계수가 감소하는 경향을 보였으나, 날개 수가 7개 또는 8개일 경우에는 전진비가 높아질수록 토크 계수가 증가하는 경향을 나타났다. 낮은 전진비에서 높은 전진비로 이동함에 따라 효율은 처음에는 증가하다가 감소하는 경향을 보였으며, 최대 효율은 전진비 0.8에서 나타났다. 특히, 날개 수가 3개일 때는 모든 전진비에서 높은 효율을 보였다. 토출면에서는 앞전에서 높은 압력이 관찰되었으며, 뒷전에서는 낮은 압력이 나타났다. 흡입면에서는 날개 수가 3개일 때 날개 외곽 뒷전에서 높은 압력이 발생하였고, 날개 수가 증가함에 따라 이 부분의 압력은 감소하여 앞전과 뒷전에서의 압력 분포가 균일해졌다. 향후 이러한 결과는 날개 수 3개의 허브리스 림 추진기 설계 시 도움이 될 것이다.