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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이경태
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수23
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산업용 멀티콥터 활용 범위가 확대됨에 따라 동축반전 프로펠러를 적용한 멀티콥터가 등장하였다. 동축반전 프로펠러를 적용하여 제한된 면적에서 추가적인 추력을 얻을 수 있는 장점이 있지만 위, 아래 프로펠러의 상호 간섭으로 인해 2개의 단일 프로펠러 보다 높은 파워를 요구하기 때문에 동축반전 프로펠러 설계 시 동축반전 프로펠러 설계파라미터에 대한 고려가 필요하다.
본 연구에서는 동축반전 프로펠러 설계 파라미터 중 프로펠러 사이 거리가 동축반전 프로펠러 공력 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 Ansys Fluent 19.0 Solver를 이용하여 단일, 동축반전 프로펠러에 대해 전산유체해석을 수행하였다.
전산유체해석 기법의 신뢰도를 검증하기 위하여 단일 프로펠러에 대해 MRF(Moving/Multiple Reference Frame), SM(Sliding Mesh)기법, RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes)방정식의 난류모델, 경계조건의 영향을 확인하였다.
동축반전 프로펠러는 위상각에 따라 공력 특성이 변하므로 SM기법을 적용하였다. 프로펠러 직경을 D, 프로펠러 사이 거리를 H라 할 때 프로펠러 사이 거리는 H/D 무차원 수로 나타내었다. H/D=0.16, 0.2, 0.3에 대해 전산유체해석을 수행하여 위상각에 따른 추력, 파워, FM(Figure of Merit)을 실험값과 비교하였다. 프로펠러가 서로 가까워지는 구간에서 추력과 파워가 감소하는 것을 관찰하였으며 프로펠러 사이 거리가 증가하면서 위, 아래 프로펠러의 상호간섭이 감소하였다.
본 연구에서는 동축반전 프로펠러 설계 파라미터 중 프로펠러 사이 거리가 동축반전 프로펠러 공력 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 Ansys Fluent 19.0 Solver를 이용하여 단일, 동축반전 프로펠러에 대해 전산유체해석을 수행하였다.
전산유체해석 기법의 신뢰도를 검증하기 위하여 단일 프로펠러에 대해 MRF(Moving/Multiple Reference Frame), SM(Sliding Mesh)기법, RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes)방정식의 난류모델, 경계조건의 영향을 확인하였다.
동축반전 프로펠러는 위상각에 따라 공력 특성이 변하므로 SM기법을 적용하였다. 프로펠러 직경을 D, 프로펠러 사이 거리를 H라 할 때 프로펠러 사이 거리는 H/D 무차원 수로 나타내었다. H/D=0.16, 0.2, 0.3에 대해 전산유체해석을 수행하여 위상각에 따른 추력, 파워, FM(Figure of Merit)을 실험값과 비교하였다. 프로펠러가 서로 가까워지는 구간에서 추력과 파워가 감소하는 것을 관찰하였으며 프로펠러 사이 거리가 증가하면서 위, 아래 프로펠러의 상호간섭이 감소하였다.
목차
제 1 장 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 동향 31.3 연구 목적 61.4 연구 방법 7제 2 장 프로펠러 이론 92.1 운동량 이론 92.1.1 단일 프로펠러 92.1.2 동축반전 프로펠러 132.2 깃 요소 이론 182.3 이론적 고찰 19제 3 장 프로펠러 전산유체해석 기법 203.1 지배방정식 203.2 MRF(Moving/Multiple Reference Frame) 기법 213.3 SM(Sliding Mesh) 기법 233.4 프로펠러 해석 난류 모델 24제 4 장 프로펠러 해석 검증 274.1 프로펠러 전산유체해석 전처리 과정 274.1.1 NACA 0012 Profile 로터 형상 274.1.2 NACA 0012 Profile 로터 격자 284.1.3 NACA 0012 Profile 로터 해석 조건 304.2 NACA 0012 Profile 로터 해석 결과 324.2.1 SA모델을 이용한 해석 결과 324.2.2 난류모델에 따른 해석 결과 324.2.3 경계조건에 따른 해석 결과 33제 5 장 26x8.5in 단일 프로펠러 전산유체해석 385.1 26x8.5in 단일 프로펠러 전산유체해석 전처리 과정 385.1.1 26x8.5in 단일 프로펠러 형상 385.1.2 26x8.5in 단일 프로펠러 격자 405.1.3 26x8.5in 단일 프로펠러 해석 조건 415.2 26x8.5in 단일 프로펠러 해석 결과 425.2.1 26x8.5in 단일 프로펠러 공력 성능 425.2.2 26x8.5in 단일 프로펠러 주위 유동장 42제 6 장 26x8.5in 동축반전 프로펠러 전산유체해석 466.1 26x8.5in 동축반전 프로펠러 전산유체해석 전처리 과정 466.1.1 26x8.5in 동축반전 프로펠러 형상 466.1.2 26x8.5in 동축반전 프로펠러 격자 496.1.3 26x8.5in 동축반전 프로펠러 해석 조건 496.2 26x8.5in 동축반전 프로펠러 해석 결과 526.2.1 26x8.5in 동축반전 프로펠러 공력 성능 526.2.2 26x8.5in 동축반전 프로펠러 주위 유동장 56제 7 장 결 론 74참 고 문 헌 76ABSTRACT 78
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