PIV를 이용한 범포 주위의 유동장 특성
The analysis of the flow field around canvas kite using the PIV
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초록
범포 주위의 형상별 유동 특성을 규명하고자 사각형, 삼각형, 역삼각형 모양의 범포에 대하여 PIV 시스템을 이용한 가시화 실험을 수행하였으며, 그 결과를 前記 논문의 역학적 실험 자료와 비교하여 해석한 결과는 다음과 같다. 영각 10ﾟ에서 흐름은 모형 범포의 면을 따라 원활한 유동을 보여주어 거의 층류에 가까운 정상상태로 볼 수 있었다. 특히, 역삼각형의 경우, 전연에서 1/2을 지나면서 곡면의 변화가 커짐에 따라 아래쪽으로 향하는 속도성분이 강하게 나타났다. 또한, 흐름의 분포도 점층적으로 안정된 양상을 보여주었다. 특히, 사각형과 삼각형은 압력면 영역의 중심이 전연 쪽으로 약간 치우치고 역삼각형은 면적이 넓은 후연으로 치우치는 것으로 생각된다. 영각 20ﾟ에서 사각형과 삼각형 범포는 전연에서부터 경계층 박리에 의한 와동이 나타나면서 후연으로 갈수록 난류가 심하게 나타났다. 그러나 역삼각형 범포는 경계층 박리나 와동의 발생 없이 안정된 모습을 보여주었다. 영각 30ﾟ와 40ﾟ에서 사각형, 삼각형 범포는 전연부에서부터 경계층 박리가 관찰되어 와동과 복잡한 유동 현상이 관찰되었으며, 역삼각형 범포는 전연에서부터 속도성분의 감소와 후연에서 와동이 나타나는 모습이 관찰되었다. 영각의 증가에 따른 와(渦)의 발생은 사각형, 삼각형, 역삼각형 순으로 빈번히 나타났으며, 와의 크기도 이와 같은 순이었다. 익단와의 영향이 가장 크게 나타난 모형은 삼각형 범포가 가장 크고 다음으로 사각형, 역삼각형 순으로 작았다.
Abstract
This research aims at establishing the fundamental characteristics of the kite through the analysis of the flow field around various types of kites. The approach of this study were adopted for the analysis; visualization by PIV(particle image velocimetry). Also, the lift and drag tests of kites had been performed in our previous finding(Bae et al., 2004a; Bae et al., 2004b). For this situation, models of canvas kite were deployed in the circulating water channel for the PIV test using the same conditions as in the lift and drag tests. The results obtained from the above approach are summarized as follows: Given the rectangular and triangular kites when attack angle is 20ﾟ, vortex by the boundary layer separation was seen in the leading edge and the flow towards the trailing edge was more turbulent. But, the inverted triangular type kite was seen to be stable without any boundary layer separation or turbulence. The increase of the attack angle resulted in the eddy in order of the rectangular, triangular and inverted triangular type. The magnitude of the eddy followed the same order. The effect of edge-eddy was biggest in the triangular type followed by the rectangular and then the inverted triangular type. The kite as the buoyancy device or the opening device will be very useful when the appropriate applications and the stability are met.
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