초공동 수중운동체 캐비테이터의 항력과 양력특성에 관한 수치해석적 연구

국문 초록 (Abstract)

초공동 수중 운동체는 초공동 현상과 해수 흡입형 로켓추진기관을 이용하여 평균 100m/s의 속도로 진행하는 어뢰의 한 종류이다. 운동체 두부에 위치하는 캐비테이터는 운동체가 만드는 양력의 절반가량을 생성하며, 대부분의 항력을 받는다. 추진기관의 설계에 앞서 캐비테이터 상에 존재하는 해수 흡입구를 통해 펌프로 유입되는 해수의 압력 및 수두를 계산해야 한다.
본 연구는 수치 해석적 방법을 이용해 해수흡입구를 고려한 초공동 수중운동체 캐비테이터의 항력과 양력특성 및 흡입구의 압력손실에 관한 연구를 수행하였다. 흡입구 직경과 캐비테이터의 직경의 비, 흡입 유로에서의 속도와 프리 스트림 속도의 비, 흡입구의 곡률반경을 흡입구 직경에 대한 비로 나타낸 무차원 수 및 캐비테이터의 받음각의 조건을 변경하며, 그에 대한 영향을 확인하였다.
직경비가 커지면 항력계수와 흡입구의 압력 손실계수는 감소한다. 속도비가 증가할 때, 항력계수와 양력계수는 감소하며 흡입구의 압력 손실계수는 증가한다. 흡입구에 곡률이 존재할 때, 흡입 유로내부에는 흡입구에 의한 유동의 박리 및 재부착이 발생하지 않으며, 흡입구 압력 손실계수는 감소한다. 그러나 항력계수에 미치는 영향은 무시할 수 있을 만큼 작다. 캐비테이터의 받음각이 0°≤ α ≤ 10°의 범위일 때, α가 증가해도 항력계수와 압력 손실계수의 변화는 미미하다. 반면에, 양력계수는 α가 증가함에 따라 선형적으로 증가한다.

목차 (Table of Contents)

• 요 약
• 목 차
• List of Tables
• List of Figures
• Nomenclature
• 1. 서 론
• 1.1 연구 배경
• 1.2 연구 내용 및 목적
• 2. 연구 대상 및 방법
• 2.1 연구 대상
• 2.2 연구 방법
• 2.2.1 수치 해석 방법
• 2.2.2 항력 예측 방법
• 2.2.3 양력 예측 방법
• 2.2.4 흡입구의 압력 손실 예측 방법
• 3. 직경비에 따른 유동 특성
• 3.1 항력
• 3.2 흡입구의 압력 손실
• 4. 속도비에 따른 유동 특성
• 4.1 항력
• 4.2 양력
• 4.3 흡입구의 압력 손실
• 5. 곡률반경비에 따른 유동 특성
• 5.1 항력
• 5.2 흡입구의 압력 손실
• 6. 받음각에 따른 유동 특성
• 6.1 항력
• 6.2 양력
• 6.3 흡입구의 압력 손실
• 7. 결 론
• 참고문헌
• Abstract