헬리콥터 로터 블레이드의 끝단 와류 형성에 슬롯이 주는 효과에 대한 수치적 연구

Abstract

비정렬 격자를 사용해 슬롯의 내부와 블레이드 표면을 형상화하여 끝단 와류 형성에 슬롯이 주는 효과를 수치적으로 해석하였다. 로터 블레이드 끝단의 슬롯은 초기 끝단 와류의 감김 현상을 변화시키며 슬롯의 개수와 위치에 따라 그 효과는 달라진다. 슬롯이 있는 블레이드의 끝단 유선은 슬롯을 통과하는 유량으로 인해 더 확산된 구조를 보이며 슬롯을 통과하는 유량과 와도를 계산하여 효과적으로 끝단 와류를 약화시키는 블레이드를 조사하였다. 슬롯이 있는 블레이드의 경우 초기에는 와류 중심부에 불규칙적인 강한 와류들이 여러 개 존재하는 것처럼 보이지만 이것은 후류로 빠져나가면서 급속히 상쇄, 확산되었으며 끝단 와류 세기가 현저히 작아지는 것을 알 수 있었다. 일반적으로 블레이드를 떠난 먼 지점에서의 후류를 수치적으로 포착하는 것은 많은 어려움이 있으므로 비정렬 적응 격자를 사용하여 수치적 확산을 줄이고 계산의 효율성을 높이고자 하였다. 또한 끝단 마하수의 증가에 따라 슬롯이 와류에 주는 효과의 변화를 조사하였다. 본 연구를 통해 로터 블레이드의 적절한 위치에 존재하는 슬롯이 끝단 와류를 효과적으로 약화시키고 따라서 슬롯이 있는 블레이드가 BVI(Blade Vortex Interaction) 소음을 줄이는데 기여할 것이라 기대된다.