초공동 유동 내 회전하는 비축대칭 캐비테이터에 대한 수치해석적 연구

Abstract

초공동 유동에서 캐비테이터의 형상은 중요한 문제이다. 본 연구에서는 초공동 유동에서 회전하는 비축대칭 캐비테이터의 형상을 제안하고, 이때 생성되는 공동의 특징을 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes) 방정식을 이용한 수치해석으로 분석하였다. 주요 변수는 캐비테이션 수와 비축대칭 캐비테이터의 회전 속도로 설정하였으며 목적 함수인 항력계수와 무차원화된 공동의 길이, 공동의 직경을 통해 회전속도에 따른 공동의 성능을 비교하였다. 연구 결과 비축대칭 캐비테이터의 회전속도가 증가할수록 항력계수가 증가하였고, 생성되는 공동의 직경과 길이가 증가하였다. 동일한 항력과 캐비테이션 수 조건에서 회전하는 비축대칭 캐비테이터는 원판형 캐비테이터보다 긴 길이의 공동을 생성하는 것을 확인했다.

The shape of the cavitator is crucial in supercavitating flow. In this paper, a rotational non-axisymmetric cavitator was proposed, and the performance of the generated cavity was analyzed through computational analysis based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations. The key variables were the cavitation number and the rotational speed of the non-axisymmetric cavitator. The non-dimensionalized diameter and length of cavity as well as the drag coefficient, which were the objective function, were compared using the rotational speed. The results showed that as the rotational speed increased, the drag coefficient of the cavitator increased, and subsequently, the cavity size increased. The rotating non-axisymmetric cavitator generated a larger cavity than the disk cavitator under the same drag force and cavitation number conditions.