원뿔형 캐비테이터에서 발생하는 인공 초공동 특성 연구

Abstract

인공 초공동은 수중체의 캐비테이터 후방에서 인위적으로 공기를 분사하여 마찰 항력을 감소시켜 매우 빠른 속도로 운동 가능한 기술로 최근에는 대표적인 수중체인 어뢰에 적용하기 위한 연구가 수행되고 있다. 최근 4차 산업혁명과 연계하여 초고속 지능형어뢰 개발의 필요성이 대두되고 있으며, 이를 위해 캐비테이터 내부에 다양한 첨단 장비를 탑재할 수 있는 원뿔형 캐비테이터에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 형상의 캐비테이터에서 발생하는 인공 초공동 특성을 확인하기 위해 KRISO 고속 캐비테이션 터널에서 실험 연구를 수행하였다. 실험은 서로 다른 형상(각도)을 갖는 5종의 캐비테이터에 대해 수행하였으며, 각각의 캐비테이터에 대해 유속과 주입하는 공기의 유량 계수를 단계적으로 변화시켜 수행하였다. 본 실험을 통해 캐비테이터 각도 차이에 따른 인공 초공동 특성을 비교하였다. 또한 1분력계를 사용하여 캐비테이터에 작용하는 항력을 계측하였으며, 초공동의 위치별 압력 특성을 확인하기 위해 길이 방향으로 3군데 위치에서 공동 내부압력을 계측하여 압력 특성을 비교하였다.