로터 블레이드 끝와류의 천이유동구조에 대한 실험적 이해 : Experimental Study on Evolution of Tip Vortex Structure Generated by Rotor Blade

국문 초록 (Abstract)

대칭익형 단면에 미세한 피치각의 차이를 가지는 두 개의 로터 블래이드의 깃끝에서 발생하는 와류들의 상호 간섭을 관측하기 위하여 2차원 LDV를 활용하여 끝와류의 회전속도 성분과 축방향속도 성분들을 후류시기에 따라서 측정하였다. 비대칭익 로터 깃의 특징에 비하여 대칭익 로터깃의 끝와류는 27° 부근까지 성장과정이 진행되어 다소 늦게 형성되었지만 그 이후부터 상대적으로 빠르게 확산모드가 진행되었다. 회전성분은 실험이 진행된 540° 까지 Vatistas의 n=2모델에 우수한 접근성을 보이면서 자기상사성을 갖는 것으로 관찰되었고 축방향성분은 비대칭익에 비하여 훨씬 강한 세기로 나타나면서 정규분포 성향을 나타내었다. 끝와류의 회전속도 성분은 후행깃의 결과에서 복합와류를 나타내는 상사성을 위배하였으며, 축방향성분은 선행깃의 결과들이 정규분포를 나타내는 상사성을 위배하였다. 또한, 후류시기 200~240도 근방에서 두 끝와류의 궤적이 근접되어 상호 간섭을 나타내는 것으로 밝혀졌으며 이 시기 동안 후행깃의 와 이완 현상이 발생하는 것으로 확인이 되었다. 이러한 후류 간섭은 관절형 허브를 가지는 로터에서도 발생될 것으로 예측된다.

목차 (Table of Contents)

• SUMMARY 2
• 1. INTRODUCTION 3
• 1.1 Overview 3
• 1.2 Objectives of Research. 5
• 2. DESCRIPTION OF THE EXPERIMENT 7
• 2.1 Rotor System 7
• 2.2 LDV(Laser Doppler Velocimetry) System 9
• 3. RESULTS AND DISCUSSION. 13
• 3.1 Vortex structure generated by the first blade with particular reference to the effect of a symmetric blade 13
• 3.1.1 Distribution of Swirl velocity 13
• 3.1.1.1 Tip Vortex Generation 13
• 3.1.1.2 Diffusion of the tip vortex 14
• 3.1.1.3 Similarity of the swirl velocity. 16
• 3.1.2 Distribution of Axial velocity . 21
• 3.1.3 Vortex core growth 26
• 3.1.4 Vortex strength (Circulation) 28
• 3.2 Vortex structure generated by the second blade with particular reference to the interaction between two blades. 30
• 3.2.1 Distribution of Swirl velocity 30
• 3.2.2 Distribution of Axial velocity . 38
• 3.2.3 Vortex core growth 45
• 3.2.4 The movement of the vortex core . 46
• 3.2.5 Vortex strength (Circulation) 49
• 3.2.6 Mean Kinetic Energy 52
• 4. CONCLUSIONS 54
• REFERENCES. 55
• SUMMARY IN KOREAN. 57