초음파 가진에 의한 표면저항 감소

Abstract

난류 경계층 내에 초음파 가진을 하였을 때, 항력이 줄어드는 현상에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 유동의 속도장을 구하기 위한 방법으로는 입자영상속도계(PIV;particle image velocimetrty)를 사용하였다. 균일 유동장, 전단 유동장을 모사한 가상 영상을 사용하여 기본, 계층적 순환법, CBC(correlation based correlation) 알고리즘, 윈도우 변형 알고리즘에 대한 검증 및 성능 시험을 수행하였다. 표면저항을 구하기 위해 CPM(computational preston method)을 사용하였다. 물이 흐르는 평판 반대편에 하나의 초음파 가진기를 사용하여 가진을 하였다. 이러한 가진에 의해 난류경계층 내에 캐비테이션 현상이 발생하였고, 이로 인해 분사효과가 초음파 가진기 바로 위 영역에서 관찰되었다. 출력이 상승할 경우 이러한 효과는 후류로 벽면과 일정한 거리를 두면서 전파되는 것이 관찰되었다. 주유동방향 속도는 $y^{+}<700$ 영역에서 전체적으로 $U_{/infty}$의 1~2%가량 감소하였다. 표면저항은 전 실험 영역에서 0~2.7% 감소하였으며, 그 뒤로도 계속 감소하는 경향을 보인다. 출력과 같은 특정 조건을 조절할 경우 표면 저항은 최소가 되며, 이때의 유동장의 모습에서 그 원인을 찾을 수 있었다.