플래핑 모션에 따른 추력 발생 연구

Abstract

비행체를 날아갈 수 있도록 해주는 추력발생은 새들의 날갯짓인 flapping으로 부터 얻는 방법이 jet propulsor보다 효율이 좋다. 하지만 레오나르도 다빈치의 그림이후로 많은 사람들이 flapping을 연구하였음에도 불구하고, flapping으로부터의 추력발생의 원리의 이해는 충분하지 않다. 최근 MAV 개발의 증가로 인해 flapping에 대한 관심이 더욱 증가하였다. 이 연구에서는, flapping하는 날개 주변의 유동을 상용 수치해석 프로그램인 FLUENT를 이용하여 3차원으로 가시화 하였으며, 날개 주변의 항력과 양력을 계산하였다. FLUENT의 dynamic mesh기능을 사용하여 날개의 움직임을 모사하였으며, time step마다 움직이는 격자 주변의 격자가 새롭게 생성되는 복잡한 과정이 발생하므로, parallel computing을 사용하여 계산 시간을 단축하였다. 계산에 이용된 새들의 움직임은 가장 간단한 움직임인 pitching부터 새의 움직임을 모사한 motion까지 총 4가지의 motion을 연산하여 비교하였다. 새의 날개는 2개의 link로 가정하였으며, 날개의 단면은 NACA0012로 단순화 하였다. 또한 새의 실제 날개는 깃털의 움직임으로 인해 단면이 변화하지만, 이 연구에서는 단면이 변화하지 않는다고 가정하고 계산하였다. 4가지의 motion에 따른 유동해석과 추력 비교는 앞으로 개발할 flapping하는 날개에 적용될 수 있다고 예측한다.