본 연구는 연구책임자가 Weis-Fogh메커니즘 및 그것을 응용한 선박추진기구에 대해 다년간 연구한 결과를 정리한 것이며, 수업교재에 기술한 바와 같이 6장으로 나누어 기술하였다. 이하 각 장별로 그 내용을 간략하면 다음과 같다.
제1장에서는 Weis-Fogh 메커니즘의 ...

본 연구는 연구책임자가 Weis-Fogh메커니즘 및 그것을 응용한 선박추진기구에 대해 다년간 연구한 결과를 정리한 것이며, 수업교재에 기술한 바와 같이 6장으로 나누어 기술하였다. 이하 각 장별로 그 내용을 간략하면 다음과 같다.
제1장에서는 Weis-Fogh 메커니즘의 의미, 본 연구의 배경, 연구의 목적 및 개요에 대해서 기술하였다.
제2장에서는 Weis-Fogh메커니즘의 3차원 공력특성을 가시화실험과 와법을 이용한 수치계산으로 파악하였다. 날개주위의 흐름은 2차원흐름과 달리 팁 볼텍스의 영향을 강하게 받았으며, Fling단계에서는 날개 앞전부근의 볼텍스 분포는 팁 볼텍스의 영향을 받아 볼록한 형태를 취했고, Rotating단계에서 Downwash는 바깥쪽 팁 볼텍스가 안쪽의 그것보다 강하기 때문 바깥쪽으로 경사되어 있었다. 또한 본 메커니즘에서의 양력계수는 레이놀즈수에 거의 독립적이었고, 와법은 이런 종류의 비정상흐름의 수치계산에 매우 유용하였다.
제3장에서는 Weis-Fogh 메커니즘의 원리를 응용한 수 종류의 추진모델에 대해 각각의 특징을 검토하였고, 이 추진모델을 기계화한 소위 Weis-Fogh형 추진장치를 제작, 모형선에 장착하여 해상에서의 주행시험을 행하였다. 모형선은 날개의 왕복운동에 따른 속도변동 없이 매끄럽게 주행하였고, 정지상태의 모형선에서 직렬 2단형 추진기구는 단단형에 비해 약 1.8배의 추력을 발생 시켰다. 또한 모형선은 주행에 있어 파도에는 별다른 영향을 받지 않았으며, 선회특성도 우수하였다.
제4장에서는 Weis-Fogh형 선박추진기구의 역학적 특성실험과 유동장가시화 실험을 행하여 그 결과를 검토하였다. 추력계수는 열리는 과정에서 음의 값을, 병진운동의 과정 및 닫히는 과정에서는 양의 값을 보였다. 또한 추력계수 및 항력계수의 값은 날개의 이동속도에 크게 의존했고, 최대 추진효율의 값은 속도비 V/U=1.0 이하에서 나타났다. 그리고 가시화 실험에서 날개가 정지해 있을 때는 날개주위의 흐름은 벽면에 접해 있지 않은 연으로부터 박리하였으나, 날개가 동작하고 있을 때는 앞전에서의 박리는 보이지 않았다. 또한 열리는 과정에서는 날개와 벽 사이에 유체가 흡입되고, 닫히는 과정에서는 날개와 벽 사이에서 제트류가 보였다.
제5장에서는 Weis-Fogh형 선박 추진기구의 속도장 및 압력장을 최신 와법으로 수치계산하였다. 그 결과를 보면 날개의 왕복운동에 따라 수로의 양 벽면 가까이에는 서로 반대방향의 볼텍스가 형성했다. 또한 열리는 과정, 병진운동의 과정 및 닫히는 과정에서 날개표면의 압력분포는 서로 다른 특성을 나타냈다. 그리고 날개가 한쪽 벽면에서 출발하여 반대편 벽면 가까이 다가갈수록 추력계수 및 항력계수는 점차 증가했다.
제6장에서는 Weis-Fogh형 선박추진기구에 있어 종래의 딱딱한 평판날개 대신에 그 일부를 탄성체인 고무로 치환하여 본 추진기구의 유체역학적 성능개선을 시도한 것이다. 추력 및 항력의 시간변화 특성은 탄성날개와 평판날개는 같은 경향을 보였다. 평균추력계수는 전 속도비에 걸쳐 탄성날개가 평판날개에 비해 증가했으나, 평균항력계수는 전 속도비에 걸쳐 탄성날개가 평판날개에 비해 감소했다. 또한 평균추진효율은 전 속도비에 걸쳐 탄성날개가 평판날개에 비해 증가했으며, 평균적으로 α=15°의 경우 18%, α=30°경우 8% 추진효율 상승을 보였다.

소위 Weis-Fogh메커니즘은 영국 캠브리지 대학의 생물학 교수인 Weis-Fogh가 Encarsia formosa로 불리는 길이 1mm되는 작은 벌의 정지비행을 관찰함에 의해 발견한 독특하고, 효율이 좋은 양력발생기구이다.
본 연구는 연구책임자가 Weis-Fogh메커니즘 및 그것을 응 ...

소위 Weis-Fogh메커니즘은 영국 캠브리지 대학의 생물학 교수인 Weis-Fogh가 Encarsia formosa로 불리는 길이 1mm되는 작은 벌의 정지비행을 관찰함에 의해 발견한 독특하고, 효율이 좋은 양력발생기구이다.
본 연구는 연구책임자가 Weis-Fogh메커니즘 및 그것을 응용한 선박추진기구에 대해 다년간 연구한 결과를 정리한 것으로, 그 구체적인 내용은 수업교재에, 그리고 그 개요는 상술한 초록에 기술하였다.
활용방안은 연구결과를 국내, 외 유명학술지에 발표하여 유체공학 발전에 이바지하고, 나아가 국내 조선소와 산․학 협동으로 본 추진기구를 실용화시킬 계획이다. 또한 확립된 최신와법을 대학원 수치해석특론 시간에 강의하고, 渦法으로 여러 가지 종류의 유동장을 해석하여 유체와 관련된 기계 또는 구조물의 설계개발, 성능향상에 기여하고자 한다.
또한 본 사업을 통해 정리한 연구결과를 이용하여 기회가 주어지면 더 많은 중, 고등학교 학생들에게 작은 벌의 정지비행으로부터 어떻게 새롭고 효율 좋은 메커니즘을 발견했는지 또한 그것을 공학적으로 어떻게 모델화하고 어떻게 기계화하여 선박추진기를 개발할 수 있는지를 교육시켜, 장차 이 나라를 이 끌어갈 젊은 학생들에게 구체적인 과학적 사고력과 창의력을 길러 주고자한다.