대형공동수조를 활용한 프로펠러 단독성능시험에서 레이놀즈 수 영향에 대한 실험적 연구

Q: 이 논문에서 정의한 레이놀즈 수란 무엇인가?

프로펠러 블레이드 반경 0.7R 위치에서 산정되는 무차원 수로, 코드 길이, 회전수, 직경, 전진비 및 유체의 동점성 계수의 상관관계로 정의된다. 이는 모형 시험에서 실선과 유사한 점성 및 천이 유동 특성을 재현하고 성능 계수의 변화를 분석하는 핵심 변수로 활용된다.

Q: 프로펠러 피치비에 따라 레이놀즈 수가 성능과 효율에 미치는 영향은 어떻게 다른가?

연구 결과, 저피치비 프로펠러는 레이놀즈 수 증가에 따라 효율이 점진적으로 향상되나, 고피치비 프로펠러는 오히려 효율이 감소하는 상반된 경향을 보인다. 특히 고레이놀즈 수 조건에서 발생하는 강한 캐비테이션은 추력 계수를 감소시켜 전체적인 추진 효율을 저하시키는 주요 원인이 된다.

한지수; 정재권; 문자훈

doi:10.3744/SNAK.2026.63.5.312

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저자정보: 한지수 (한화오션) 정재권 (한화오션) 문자훈 (한화오션)

저널정보: 대한조선학회 대한조선학회 논문집 대한조선학회논문집 제63권 제5호(통권 제269호)

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This study investigated the effects of Reynolds number (Rn) on Propeller Open-Water (POW) test results for the KP458 propeller (P/D = 0.7) using the Hanwha Ocean Cavitation Tunnel (HOCT). Tests were conducted under five Reynolds number conditions ranging from 0.35×10⁶ to 1.25×10⁶ while maintaining turbulence intensity at 0.8~1.1%. For selected Reynolds numbers (0.35×10⁶, 0.51×10⁶, and 0.77×10⁶), the results were cross-validated with measurements obtained in the Hanwha Ocean Towing Tank (HOTT). The results showed that propeller efficiency increased with Reynolds number up to 1.00×10⁶, with maximum efficiency occurring at an advance ratio of J = 0.60~0.65. The thrust coefficient (KT) approached a saturation region at Rn = 0.51×10⁶ ~0.77×10⁶, while the torque coefficient (KQ) exhibited reduced Reynolds number sensitivity beyond Rn = 0.51×10⁶. At the highest Reynolds number (1.25×10⁶), sheet and face cavitation developed over the entire advance ratio range, causing a reduction in efficiency due to thrust loss. The results at Rn = 1.00×10⁶ were extrapolated to full-scale conditions using the ITTC-78 method. The trends of KT, KQ, efficiency, and the optimum advance ratio were preserved, indicating that sufficiently high-Reynolds-number cavitation tunnel tests can provide reliable full-scale performance predictions.

#Propeller open-water test(프로펠러 단독성능시험) #Reynolds number(레이놀즈 수) #Propeller Pitch ratio(프로펠러 피치비) #Large cavitation tunnel(LCT, 대형공동수조)

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