Analysis of Propeller-WIG Interaction and Performance in Potential Flow

포텐셜 유동에 의한 프로펠러-WIG선의 상호작용 및 성능해석

The interaction between forward mounted propeller and wing in ground effect, and its aerodynamic performance are analyzed by potential flow approximation. A Vortex Lattice Method(VLM) for the propeller analysis and a potential based panel method for the WIG are used together with an image method by assuming the free surface as a rigid wall. The interaction of propeller and wing in the proximity of the ground is taken into account by an iterative procedure where the boundary conditions are satisfied with the given convergence criteria. The program developed is first checked by comparing its numerical results with the experimental data and other numerical results for the propeller MP101-rudder MR21 system. Then, the propeller-WIG interaction and its performance versus ground clearance are investigated by changing parameters such as propeller position, diameter and speed of revolution. It is shown that the forward mounted propeller increases the lift forces of the wing and also enhances the height stability, depending on the design parameter. Therefore, the appropriate selection of the design parameter such as propeller diameter, revolution, the longitudinal and vertical position of propeller is necessary.

프로펠러-WIG(Wing in Ground Effect)선의 상호작용 및 성능을 포텐셜 유동에 의해 해석하였다. 프로펠러는 보오텍스 격자법(VLM)을 사용하였고 WIG선은 포텐셜 기저 패널법을 사용하여 각 경계조건을 만족시키면서 반복계산을 통하여 상호작용 및 성능을 해석하였다. 자유수면은 강체로 가정하여 경상법을 사용하였다. 프로펠러-WIG의 상호작용 및 성능을 해석하기에 앞서 발표된 실험결과와 계산결과가 있는 MP101 프로펠러와 MR-21 타의 상호작용 및 성능해석을 수행하여 개발된 프로그램의 정도를 검증하였다. 프로펠러-WIG선의 상호작용해석은 프로펠러의 부착위치, 직경 및 회전수의 변화에 따른 비행고도 높이 변화에 대한 양력 및 피치모멘트를 계산하여 비교하였다. 날개 앞에 부착된 프로펠러는 WIG선의 양력을 급격히 향상시키며 정적안정성을 향상시킴을 알았다. 따라서 적절한 프로펠러의 크기, 부착위치 및 회전수의 선택이 PARWIG선의 성능향상을 위해 필수적임을 알았다.