KR100911305B1 - 풍동 시험용 유동 천이 장치 - Google Patents

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Abstract

풍동 시험용 유동 천이 장치는, 풍동 시험의 대상체 내부에 구비되는 챔버, 상기 챔버 내부에서 왕복 이동 가능하게 구비되고 상기 대상체 표면에서 돌출 구비되어 상기 대상체 표면 경계층에 난류 천이를 발생시키는 천이 도트 및 상기 챔버 내부에 구비되어 상기 대상체의 받음각에 따라 상기 천이 도트의 돌출 높이를 가변시키는 이동력 제공부를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치는 대상체의 받음각에 따라 천이 도트의 돌출 높이를 조절할 수 있어 다양한 받음각에 대해 대상체 표면 경계층에서의 난류 천이를 유도할 수 있다.

Description

풍동 시험용 유동 천이 장치 {FLOW TRANSITION APPARATUS FOR WIND TUNNEL TESTING}
본 발명은 풍동 시험용 유동 천이 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 대상체의 받음각에 따라 천이 도트의 돌출 높이를 조절할 수 있어 다양한 받음각에 대해 대상체 표면 경계층에서의 난류 천이를 유도할 수 있는 풍동 시험용 유동 천이 장치에 관한 것이다.
공기가 흐르는 현상이나 공기의 흐름이 물체에 미치는 힘 또는 흐름 속에 있는 물체의 운동 등을 조사하기 위해 인공적으로 공기가 흐르도록 만든 장치를 풍동(wind tunnel)이라 한다. 이러한 풍동 내에서 시험체의 공력 특성 등을 측정하기 위해 수행되는 시험을 풍동 시험이라 한다. 상기 풍동 시험은 실물을 풍동 내에 설치하여 진행될 수도 있으나, 소형 모형을 설치하여 진행될 수도 있다. 소형 모형이 사용되는 경우에는 상기 모형을 계통적으로 변화시켜 측정결과를 해석할 수 있어 비용이 적게 들고, 쉽고 안전하게 실험할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 항공기의 날개 표면을 따라 공기가 흘러가는 경우에는 상기 날개의 표면에 경계층이 형성될 수 있다. 자유롭게 흐르는 공기는 고체 표면 위를 지나면 서 표면과의 마찰로 인한 점성을 갖게 되는데, 이때 상기 마찰에 의해 공기의 흐름 속도가 변하게 되는 층을 경계층이라 한다. 이러한 경계층 내에서의 공기의 흐름은 크게 층류(Laminar flow)와 난류(turbulent flow)로 구분될 수 있다.
도 1은 익형 모델의 받음각에 따라 층류와 난류가 형성되는 모습을 설명하기 위한 도면이다. 날개 표면을 따라 형성된 층류는 전연(leading edge)에서의 거리, 레이놀즈수, 받음각 등에 따라 천이점 이후에서 난류로 천이될 수 있다. 여기서 상기 받음각(angle of attack)이라 함은 날개의 전연(leading edge)과 후연(trailing edge)을 연결한 직선(시위선)과 기류가 이루는 각도를 말하며, 앙각이라고도 한다. 도 1의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이, 받음각의 증가에 따라 후연 쪽에서 전연 쪽으로 천이점이 이동하게 된다.
항공기 날개에 대한 풍동 시험의 경우 항공기의 실제 운항 조건을 모사하기 위해 날개 주위의 유동장을 상기와 같은 난류로 만들어 주어야 하며, 이를 위해 각종 난류 촉진 장치가 사용된다. 다만, 이러한 난류 촉진 장치들은 모두 날개 표면에 부착되는 돌출물 형태로 형성된다. 즉, 종래의 난류 촉진 장치의 경우 일정 높이를 가지는 난류 촉진물을 날개 표면에 부착하여 난류의 형성을 촉진시키게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 난류 촉진 장치들은 모두 고정된 높이를 가지도록 형성되기 때문에 특정 받음각에 대해서만 사용할 수 있다. 즉, 종래의 난류 촉진 장치는 받음각이 변경되는 경우 이에 맞추어 다른 높이를 가지는 난류 촉진물을 별도로 제작하여 사용하여야 한다는 문제가 있다. 이에 따라 풍동 시험의 정밀 도가 저하될 수 있을 뿐만 아니라, 풍동 시험의 생산성도 저하될 수 있다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 일 과제는 대상체의 다양한 받음각에 대해서도 대상체의 표면 경계층에 있어 난류 천이를 유도할 수 있는 풍동 시험용 유동 천이 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 과제는 풍동 시험의 생산성 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 풍동 시험용 유동 천이 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 풍동 시험용 유동 천이 장치는 풍동 시험의 대상체 내부에 구비되는 챔버, 상기 챔버 내부에서 왕복 이동 가능하게 구비되고 상기 대상체 표면에서 돌출 구비되어 상기 대상체 표면 경계층에 난류 천이를 발생시키는 천이 도트 및 상기 챔버 내부에 구비되어 상기 대상체의 받음각에 따라 상기 천이 도트의 돌출 높이를 가변시키는 이동력 제공부를 포함하여 구성된다.
상기 챔버는 상기 대상체의 상부에 구비될 수 있으며, 이때 상기 천이 도트는 상기 대상체의 받음각 증가에 따라 그 돌출 높이가 감소될 수 있다. 또는 상기 챔버는 상기 대상체의 하부에 구비될 수 있으며, 이때 상기 천이 도트는 상기 대상체의 받음각 증가에 따라 그 돌출 높이가 증가될 수 있다.
한편, 상기 이동력 제공부는 챔버 내에서 챔버의 길이 방향을 따라 왕복 운동 가능하게 구비되며 천이 도트에 연결되는 피스톤, 챔버의 일측에 연결되어 피스톤과 챔버의 길이 방향 일단부 사이로 공압을 전달하는 공압 파이프, 및 피스톤과 챔버의 길이 방향 타단부 사이에 개재되어 피스톤에 복원력을 부여하는 탄성부재를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 탄성부재는 상기 천이 도트의 돌출 방향으로 상기 피스톤에 복원력을 부여하도록 구비될 수도 있고, 또는 상기 천이 도트의 돌출 방향과 반대 방향으로 상기 피스톤에 복원력을 부여하도록 구비될 수 있다.
한편, 상기 챔버는 상기 대상체의 상부에 구비될 수 있으며, 이때 상기 공압 파이프는 일단부가 상기 대상체의 상면에 노출되고 타단부가 상기 챔버의 하측에 연결되어 상기 상면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤 하면으로 전달되도록 구성될 수 있다. 또는 상기 챔버는 상기 대상체의 하부에 구비될 수 있으며, 이때 상기 공압 파이프는 일단부가 상기 대상체의 하면에 노출되고 타단부가 상기 챔버의 상측에 연결되어 상기 하면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤 상면으로 전달되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 챔버는 상기 대상체의 상부에 구비될 수 있으며, 이때 상기 공압 파이프는 일단부가 상기 대상체의 하면에 노출되고 타단부가 상기 챔버의 상측에 연결되어 상기 하면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤 상면으로 전달되도록 구성될 수 있다. 또는 상기 챔버는 상기 대상체의 하부에 구비될 수 있으며, 이때 상기 공압 파이프는 일단부가 상기 대상체의 상면에 노출되고 타단부가 상기 챔 버의 하측에 연결되어 상기 상면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤 하면으로 전달되도록 구성될 수 있다.
이외에도, 상기 공압 파이프의 일단부에는 압축 공기를 형성하기 위한 압축기가 더 구비될 수 있다. 또한 상기 공압 파이프에는 상기 챔버로 전달되는 공압의 크기를 제어하기 위한 제어 밸브가 더 구비될 수 있으며, 상기 챔버에는 상기 챔버 내의 압축 공기를 배출하여 상기 챔버 내의 공압을 낮추기 위한 배출 밸브가 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치는 대상체의 받음각에 따라 천이 도트의 돌출 높이를 조절할 수 있기 때문에 익형 모델의 표면 경계층에 있어 다양한 받음각에 대해 난류 천이를 유도할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치는 받음각에 따라 별도의 난류 촉진 장치를 구비할 필요가 없어 풍동 시험의 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 풍동 시험의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 3은 도 2의 풍동 시험용 유동 천이 장치를 설명하기 위한 단면 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치(100, 200)는 챔버(110, 210), 천이 도트(120, 220) 및 이동력 제공부(130, 230)를 포함하여 구성된다.
상기 챔버(110, 210)는 대상체 내부에 구비될 수 있다. 여기서, 상기 대상체라 함은 풍동 시험의 대상이 되는 시험체를 말하며, 일반적으로는 풍동 시험에 사용되는 익형 모델이 상기 대상체에 해당될 수 있으나, 상기 대상체가 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 본 실시예에서는 익형 모델(140)을 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 익형 모델(140)에 있어 외판(142)의 두께가 충분한 경우에는 본 실시예에 따른 챔버가 모두 외판(142) 내에 구비될 수 있으나, 외판(142)의 두께가 충분치 않은 경우에는 상기 챔버의 일부가 상기 익형 모델(140)의 내부 공간에 구비될 수 있다. 또는 상기 챔버의 전부가 익형 모델(140)의 내부 공간에 구비될 수 있다. 챔버의 구비 위치는 천이 도트(120, 220)의 돌출 높이(H), 상기 천이 도트(120, 220)를 돌출 시키기 위해 필요한 압력 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치는 대상체의 상부 또는 하부에 선택적으로 구비될 수 있으나, 본 실시예에서는 익형 모델(140)의 상부 및 하부에 각각 유동 천이 장치(100, 200)가 구비된 예를 가지고 설명하되 공통된 부분에 대해서는 상부에 구비된 유동 천이 장치(100)에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 천이 도트(120, 220)는 날개 표면으로부터 일정 높이만큼 외부로 돌출되도록 구성되어 익형 모델(140)의 받음각에 따라 그 돌출 높이(H)가 조절되어 난류의 형성을 촉진하는 역할을 수행한다. 이를 위해 상기 천이 도트(120, 220)는 상기 챔버(110, 210) 내에서 챔버(110, 210)의 길이 방향을 따라 왕복 운동 가능하게 구비될 수 있다.
여기서, 상기 왕복 운동이라 함은 돌출 방향(A)으로의 이동과 그 반대 방향으로의 복귀를 포함하는 개념이다. 본 실시예에 따른 유동 천이 장치(100, 200)는 후술할 이동력 제공부(130, 230)에 의해 상기 천이 도트(120, 220)가 돌출 방향(A)으로 이동하는 정도 및 그 반대 방향으로 복귀하는 정도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 유동 천이 장치(100, 200)는 상기 천이 도트(120, 220)의 돌출 높이(H)를 결정할 수 있다.
한편, 챔버(110, 210)의 형성 모양에 따라 상기 챔버(110, 210)의 길이 방향이 어느 방향을 지칭하는지에 대한 혼동이 발생할 수 있으므로, 본 명세서에서는 상기 길이 방향을 상기 천이 도트(120, 220)의 돌출 방향(A)과 평행한 방향으로 정의하도록 한다.
이러한 천이 도트는 그 단면이 원형 또는 사각형 등일 수 있다. 단면의 형상은 풍속, 천이 도트의 위치 등에 따라 결정될 수 있으나, 본 실시예에서는 원형의 단면을 가져 전체적으로 원기둥 형상을 가지는 천이 도트(120, 220)를 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 이동력 제공부(130, 230)는 상기 천이 도트(120, 220)의 왕복 운동이 가능하도록 상기 천이 도트(120, 220)에 이동력을 제공하는 구성요소이다. 즉, 상기 이동력 제공부(130, 230)는 천이 도트(120, 220)가 익형 모델(140)의 외부로 돌출되어야 하는 경우에는 천이 도트(120, 220)에 돌출 방향(A)으로의 힘을 제공하고 그 반대의 경우에는 천이 도트(120, 220)에 복귀 방향으로의 힘을 제공하는 구성요소이다. 이를 위해 상기 이동력 제공부(130, 230)는 피스톤(150, 250), 공압 파이프(160, 260) 및 탄성부재(170, 270)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 피스톤(150, 250)은 챔버(110, 210) 내에서 챔버(110, 210)의 길이 방향을 따라 왕복 운동 가능하게 구비될 수 있다. 또한, 상기 피스톤(150, 250)은 상기 천이 도트(120, 220)에 연결될 수 있다. 상기와 같은 구조로 인해 피스톤(150, 250)이 돌출 방향(A) 또는 그 반대 방향으로 이동하면 상기 천이 도트(120, 220) 또한 피스톤(150, 250)과 같은 방향으로 이동할 수 있다.
상기 공압 파이프(160, 260)는 상기 챔버(110, 210)의 일측에 연결되어 상기 피스톤(150, 250)과 상기 챔버(110, 210)의 길이 방향 일단부 사이로 공압을 전달하는 구성요소이다. 챔버(110, 210) 내로 전달된 공압은 결과적으로 피스톤(150, 250)의 일면에 작용하여 피스톤(150, 250)을 일정 방향으로 이동시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 공압 파이프(160)는 익형 모델(140)의 상부에 구비된 챔버(110)에 있어 상기 챔버(110)의 하측에 연결될 수 있으며, 이에 따라 본 실시예에서는 챔버(110) 내로 전달된 공압이 결과적으로 천이 도트(120)를 익형 모델(140)의 상면 쪽으로 돌출시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 공압 파이 프(260)는 익형 모델(140)의 하부에 구비된 챔버(210)에 있어 상기 챔버(210)의 상측에 연결될 수 있으며, 이에 따라 본 실시예에서는 챔버(210) 내로 전달된 공압이 결과적으로 천이 도트(220)를 익형 모델(140)의 하면 쪽으로 돌출시킬 수 있다.
상기 탄성부재(170, 270)는 상기 피스톤(150, 250)과 상기 챔버(110, 210)의 길이 방향 타단부 사이에 개재되어 상기 피스톤(150, 250)에 복원력을 부여하는 구성요소이다. 즉, 상기 탄성부재(170, 270)는 챔버(110, 210) 내에서 피스톤(150, 250)을 중심으로, 상기 공압 파이프(160, 260)에 의해 공압이 전달되는 영역의 반대 영역에 배치되어 공압이 작용하는 방향과 반대 방향으로 피스톤(150, 250)에 이동력을 부여하는 구성요소이다.
본 실시예에 따른 탄성부재(170)는 익형 모델(140)의 상부에 구비된 챔버(110)에 있어 피스톤(150)의 상측에 구비될 수 있으며, 이에 따라 본 실시예에서는 천이 도트(120)가 탄성부재(170)에 의해 익형 모델(140)의 내측으로 이동할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 탄성부재(270)는 익형 모델(140)의 하부에 구비된 챔버(210)에 있어 피스톤(250)의 하측에 구비될 수 있으며, 이에 따라 본 실시예에서는 천이 도트(220)가 탄성부재(270)에 의해 익형 모델(140)의 내측으로 이동할 수 있다. 결국, 본 실시예에 있어 탄성부재(170, 270)는 천이 도트(120, 220)의 돌출 방향(A)과 반대 방향으로 피스톤(150, 250)에 복원력을 부여할 수 있다.
상기와 같이 본 실시예에 따른 유동 천이 장치는, 공압 파이프를 따라 챔버 내로 전달되는 공압과 탄성부재에 의한 복원력의 차이를 조절하여 천이 도트의 돌출 높이(H)를 결정할 수 있다. 결국, 챔버 내로 전달되는 공압의 크기를 조절하 면 결과적으로 천이 도트의 돌출 높이(H)를 조절할 수 있다.
이를 위해 상기 공압 파이프(160, 260)에는 챔버(110, 210) 내로 전달되는 공압의 크기를 조절하기 위한 제어 밸브(162)가 더 구비될 수 있다. 즉, 상기 제어 밸브(162)의 개폐 정도를 조절함으로써 공압 파이프(160, 260)를 따라 챔버(110, 210) 내로 전달되는 압축 공기의 양을 조절할 수 있다. 상기 제어 밸브(162)로는 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있다.
솔레노이드 밸브는 솔레노이드에 전류가 흘러 자기장이 형성되면 근처의 철제 물체를 끌어당기는 성질을 이용하여 파이프의 개폐를 전기적 신호로 제어할 수 있는 밸브를 말한다. 솔레노이드 밸브가 적용되는 경우에는 챔버(110, 210)로 공급되는 압축 공기의 양을 전자적으로 제어할 수 있다.
한편, 상기 챔버(110, 210)에는 배출 밸브(미도시)가 더 구비되어 챔버(110, 210) 내의 공압을 낮출 수 있다. 즉, 배출 밸브의 개폐 정도를 조절하여 챔버(110, 210) 내의 압축 공기를 일정량 외부로 배출함으로써 챔버(110, 210) 내의 공압을 낮출 수 있다. 상기와 같은 배출 밸브도 제어 밸브(162)와 동일하게 솔레노이드 밸브 등으로 구성될 수 있다.
결국, 본 실시예에 따른 유동 천이 장치(100, 200)는 제어 밸브(162) 또는 배출 밸브의 개폐 정도를 조절하여 챔버(110, 210) 내의 공압의 크기를 조정함으로써 결과적으로 천이 도트(120, 220)의 돌출 높이(H)를 제어할 수 있다.
한편, 항공기 날개는 받음각에 따라 윗면과 아랫면의 압력이 변화한다. 즉, 받음각이 증가하면 받음각이 0도일 때의 압력을 기준으로 날개 윗면의 압력은 감소하고 날개 아랫면의 압력은 증가한다. 이에 대응하여 천이 도트(120, 220)의 높이를 변화시킬 필요가 있는데 받음각 증가에 따라 날개 윗면의 천이 도트(120)는 그 돌출 높이(H)를 낮추고 날개 아랫면의 천이 도트(220)는 그 돌출 높이(H)를 높이는 것이 난류 형성에 바람직하다.
즉, 챔버(110)가 익형 모델(140)의 상부에 구비되어 천이 도트(120)가 익형 모델(140)의 상면 쪽으로 돌출되는 경우 상기 천이 도트(120)는 익형 모델(140)의 받음각 증가에 따라 그 돌출 높이(H)가 감소되는 것이 바람직하며, 챔버(210)가 익형 모델(140)의 하부에 구비되어 천이 도트(220)가 익형 모델(140)의 하면 쪽으로 돌출되는 경우 상기 천이 도트(220)는 익형 모델(140)의 받음각 증가에 따라 그 돌출 높이(H)가 증가되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 챔버(110)가 익형 모델(140)의 상부에 구비되어 천이 도트(120)가 익형 모델(140)의 상면 쪽으로 돌출되는 경우 상기 공압 파이프(160)는 일단부가 상기 익형 모델(140)의 상면 쪽으로 노출되고 타단부가 상기 챔버(110)의 하측에 연결되어 상기 상면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤(150) 하면으로 전달되도록 구성될 수 있다. 이에 따라 받음각이 증가하여 익형 모델(140) 상면의 압력이 감소하면, 피스톤(150) 하면으로 전달되는 공압의 크기도 감소하여 천이 도트(120)의 돌출 높이(H)가 감소될 수 있다. 물론, 공압의 크기를 정밀하게 조절하기 위해 전술한 제어 밸브(162)나 배출 밸브의 개폐 작동이 병행될 수 있다.
또한, 챔버(210)가 익형 모델(140)의 하부에 구비되어 천이 도트(220)가 익형 모델(140)의 하면 쪽으로 돌출되는 경우 상기 공압 파이프(260)는 일단부가 상기 익형 모델(140)의 하면 쪽으로 노출되고 타단부가 상기 챔버(210)의 상측에 연결되어 상기 하면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤(250) 상면으로 전달되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 받음각이 증가하여 익형 모델(140) 하면의 압력이 증가하면, 피스톤(250) 상면으로 전달되는 공압의 크기도 증가하여 천이 도트(220)의 돌출 높이(H)가 증가될 수 있다.
본 실시예에 따른 유동 천이 장치는 상기와 같이 공압 파이프를 구성함으로써 받음각 변화에 따른 날개 표면의 압력 변화를 이용하여 피스톤에 전달되는 공압의 크기를 조절할 수 있다. 이에 따라 천이 도트의 돌출 높이를 받음각 변화에 따라 능동적으로 결정할 수 있다.
상기와 같이 받음각 변화에 따른 날개 표면의 압력 변화를 이용하여 피스톤(150, 250)에 전달되는 공압의 크기를 조절할 수도 있으나, 별도의 압축기(미도시)를 공압 파이프의 일단부에 구비함으로써 챔버 내로 압축 공기를 제공할 수도 있다. 이러한 압축기는 왕복식, 스크류식, 터보식 등으로 분류될 수 있다. 한편, 토출 직후의 압축 공기는 먼지, 수분 등을 많이 포함하고 있으므로, 압축기와 공압 파이프 사이에는 여과기(미도시)가 더 구비될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 유동 천이 장치는 익형 모델의 받음각에 따라 천이 도트의 돌출 높이를 조절할 수 있기 때문에 익형 모델의 표면 경계층에 있어 다양한 받음각에 대해 난류 천이를 유도할 수 있다. 즉, 특정 받음각에 대해서만 사용 가능한 것이 아니라, 받음각의 변화에 따라 능동적으로 천이 도트의 돌출 높이를 조절할 수 있어 익형 모델에 대한 풍동 시험에 있어 난류로의 천이를 각각의 받음각에 대해 모두 재현할 수 있다. 또한, 받음각에 따라 별도의 난류 촉진 장치를 구비할 필요가 없어 풍동 시험의 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 풍동 시험의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 5는 도 4의 풍동 시험용 유동 천이 장치를 설명하기 위한 단면 사시도이다. 한편, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치(300, 400)는 전술한 실시예에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치(100, 200)와 비교하여 공압 파이프 및 탄성부재의 배치에 있어 차이가 있다.
즉, 본 실시예에 따른 공압 파이프(360)는 익형 모델(140)의 상부에 구비된 챔버(110)에 있어 상기 챔버(110)의 상측에 연결될 수 있으며, 이에 따라 본 실시예에서는 챔버(110) 내로 전달된 공압이 결과적으로 천이 도트(120)를 익형 모델(140)의 내측으로 이동시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 공압 파이프(460)는 익형 모델(140)의 하부에 구비된 챔버(210)에 있어 상기 챔버(210)의 하측에 연결될 수 있으며, 이에 따라 본 실시예에서는 챔버(210) 내로 전달된 공압이 결과적으로 천이 도트(220)를 익형 모델(140)의 내측으로 이동시킬 수 있다.
이외에도 본 실시예에 따른 탄성부재(370)는 익형 모델(140)의 상부에 구비된 챔버(110)에 있어 피스톤(150)의 하측에 구비될 수 있으며, 이에 따라 본 실 시예에서는 천이 도트(120)가 탄성부재(370)에 의해 익형 모델(140)의 상면 쪽으로 돌출될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 탄성부재(470)는 익형 모델(140)의 하부에 구비된 챔버(210)에 있어 피스톤(250)의 상측에 구비될 수 있으며, 이에 따라 본 실시예에서는 천이 도트(220)가 탄성부재(470)에 의해 익형 모델(140)의 하면 쪽으로 돌출될 수 있다. 결국, 본 실시예에 있어 탄성부재(370, 470)는 천이 도트(120, 220)의 돌출 방향(A)으로 피스톤(150, 250)에 복원력을 부여할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 챔버(110)가 익형 모델(140)의 상부에 구비되어 천이 도트(120)가 익형 모델(140)의 상면 쪽으로 돌출되는 경우 상기 천이 도트(120)는 익형 모델(140)의 받음각 증가에 따라 그 돌출 높이(H)가 감소되는 것이 바람직하며, 챔버(210)가 익형 모델(140)의 하부에 구비되어 천이 도트(220)가 익형 모델(140)의 하면 쪽으로 돌출되는 경우 상기 천이 도트(220)는 익형 모델(140)의 받음각 증가에 따라 그 돌출 높이(H)가 증가되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 챔버(110)가 익형 모델(140)의 상부에 구비되어 천이 도트(120)가 익형 모델(140)의 상면 쪽으로 돌출되는 경우 공압 파이프(360)는 일단부가 상기 익형 모델(140)의 하면 쪽으로 노출되고 타단부가 상기 챔버(110)의 상측에 연결되어 상기 하면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤(150) 상면으로 전달되도록 구성될 수 있다. 이에 따라 받음각이 증가하여 익형 모델(140) 하면의 압력이 증가하면, 피스톤(150) 상면으로 전달되는 공압의 크기도 증가하여 천이 도트(120)의 돌출 높이(H)가 감소될 수 있다.
또한, 챔버(210)가 익형 모델(140)의 하부에 구비되어 천이 도트(220)가 익형 모델(140)의 하면 쪽으로 돌출되는 경우 공압 파이프(460)는 일단부가 상기 익형 모델(140)의 상면 쪽으로 노출되고 타단부가 상기 챔버(210)의 하측에 연결되어 상기 상면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤(250)의 하면으로 전달되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 받음각이 증가하여 익형 모델(140) 상면의 압력이 감소하면, 피스톤(250)의 하면으로 전달되는 공압의 크기도 감소하여 천이 도트(220)의 돌출 높이(H)가 증가될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두가 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 익형 모델의 받음각에 따라 층류와 난류가 형성되는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2의 풍동 시험용 유동 천이 장치를 설명하기 위한 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍동 시험용 유동 천이 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 4의 풍동 시험용 유동 천이 장치를 설명하기 위한 단면 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 풍동 시험용 유동 천이 장치 110 : 챔버
120 : 천이 도트 130 : 이동력 제공부
140 : 익형 모델 150 : 피스톤
160 : 공압 파이프 162 : 제어 밸브
170 : 탄성부재

Claims (13)

  1. 풍동 시험의 대상체 내부에 구비되는 챔버;
    상기 챔버 내부에서 왕복 이동 가능하게 구비되고 상기 대상체 표면에서 돌출 구비되어 상기 대상체 표면 경계층에 난류 천이를 발생시키는 천이 도트; 및
    상기 챔버 내부에 구비되어 상기 대상체의 받음각에 따라 상기 천이 도트의 돌출 높이를 가변시키는 이동력 제공부;
    를 포함하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 대상체의 상부에 구비되며, 상기 대상체의 받음각이 증가함에 따라 상기 천이 도트의 돌출 높이가 감소되는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 대상체의 하부에 구비되며, 상기 대상체의 받음각이 증가함에 따라 상기 천이 도트의 돌출 높이가 증가되는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동력 제공부는,
    상기 챔버 내에서 상기 챔버의 길이 방향을 따라 왕복 운동 가능하게 구비되며 상기 천이 도트에 연결된 피스톤;
    상기 챔버의 일측에 연결되어 상기 피스톤과 상기 챔버의 길이 방향 일단부 사이로 공압을 전달하는 공압 파이프; 및
    상기 피스톤과 상기 챔버의 길이 방향 타단부 사이에 개재되어 상기 피스톤에 복원력을 부여하는 탄성부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 천이 도트의 돌출 방향으로 상기 피스톤에 복원력을 부여하는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 천이 도트의 돌출 방향과 반대 방향으로 상기 피스톤에 복원력을 부여하는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 대상체의 상부에 구비되며, 상기 공압 파이프는 일단부가 상기 대상체의 상면에 노출되고 타단부가 상기 챔버의 하측에 연결되어 상기 상면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤 하면으로 전달되는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 대상체의 하부에 구비되며, 상기 공압 파이프는 일단부가 상기 대상체의 하면에 노출되고 타단부가 상기 챔버의 상측에 연결되어 상기 하면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤 상면으로 전달되는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 대상체의 상부에 구비되며, 상기 공압 파이프는 일단부가 상기 대상체의 하면에 노출되고 타단부가 상기 챔버의 상측에 연결되어 상기 하면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤 상면으로 전달되는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 대상체의 하부에 구비되며, 상기 공압 파이프는 일단부가 상기 대상체의 상면에 노출되고 타단부가 상기 챔버의 하측에 연결되어 상기 상 면의 공기 흐름에 따른 압력이 상기 피스톤 하면으로 전달되는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 공압 파이프의 일단부에는 압축 공기를 형성하기 위한 압축기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 공압 파이프에는 상기 챔버로 전달되는 공압의 크기를 제어하기 위한 제어 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 챔버에는 상기 챔버 내의 압축 공기를 배출하여 상기 챔버 내의 공압을 낮추기 위한 배출 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍동 시험용 유동 천이 장치.
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