본 연구는 날개끝(winglets)에 대해 코드 방향(chordwise)으로 갈수록 곡률이 점진적으로 감소하는 축류 팬의 새로운 개념을 제시한다. 이의 목적은 팬 블레이드 팁과 슈라우드(shroud) 사이의 간극 유동 영역에서 누설 와류(leakage vortices)의 형성 억제를 도모하는 것이다. 축류 팬 2종(VR-A 및 VR-B)을 설계하였으며, 각각은 기준 팬(CR)에서의 일정한 날개끝 곡률과 비교하여 곡률 감소율이 서로 다른 가변 날개끝(winglets)을 포함한다. 본 연구는 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션과 실험 분석을 아우르는 포괄적 접근을 수행한다. 수치 시뮬레이션은 복잡한 유동 거동을 포착하기 위해 비압축성 비정상 URANS(Unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes, 비정상 레이놀즈평균 나비에-스토크스) 방정식을 사용하며, 유동 성능 예측에는 가상 팬 성능 시험기(virtual fan performance tester)가 사용된다. 또한 방사되는 공력 소음의 추정을 위해 Ffowcs Williams & Hawking (FW–H) 적분 방정식을 적용한다. 실험 측정에는 유동 성능 평가 및 소음 평가가 포함되며, 유량, 효율, 음압 스펙트럼에 관한 데이터를 산출한다. 수치 결과와 실험 결과의 비교를 통해 수치 방법의 타당성이 검증된다. 후속 평가는 CR 팬에 비해 VR 팬이 유리함을 보여주며, 유량의 증가와 소음 수준의 감소가 관찰된다. 이러한 개선은 간극 유동 영역에서의 누설 와류가 약화된 데 기인한다. 본 연구 결과는 슈라우드에 의해 부분적으로 덮인 축류 팬을 최적화하는 데 유용한 통찰을 제공하며, 향상된 유동 성능과 감소된 소음 방사를 가능하게 한다.

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