Unsteady panel method is powerful tool to analyze the aerodynamics of rotor blades and ducted fan in the aspect that it considers real geometry. When using the free wake in the potential based panel method one of the problems is to obtain the value of the potential influenced by wake on the blade surface. The value is successfully obtained by modeling the free wake into equivalent doublet panel in the calculation of the potential value on the blade, whereas the velocity of the free wake is obtained by the conventional Biot-Savart law and parabolic interpolation is employed in order to include self-induced velocity. For the validation of the code, aerodynamic analyses of airplane wing and helicopter rotor blades are conducted. Not only aerodynamics but also the unsteady wake roll up phenomena are accurately predicted.
In general, multi-blade rotor requires expensive computational time and storage. To resolve this problem, the periodic assumption is used and the full coefficient matrix is modified into the simplified matrix. Hence the computational time and storage is dramatically reduced without any change of solution. Although the effect of the detail azimuthal variation in the wake is not included in this fast calculation, it is useful to obtain the thrust on the blade, overall performance of fan and the near wake geometry.
The panel and time-marching free wake coupling method is applied to the ducted fan, automobile cooling fan for application problem. The thrust coefficient over advance ratio is compared with experimental data. The flow velocity and pressure contour on body surface are depicted.
비정상 패널 방법은 실제 기하학적 형상을 고려할 수 있다는 점에서 로터 블레이드와 덕트 팬의 공력 해석을 하는 데 중요한 방법이다. 포텐샬 기반 패널 방법에서 자유 후류를 계산할 때 생기는 문제들 중 하나는 후류에 의한 블레이드 표면 위의 포텐샬 값을 구하는 것이다. 이 값은 블레이드 위의 포텐샬을 계산하는 과정에서 자유 후류를 등가 더블릿 패널로 모델링 함으로서 성공적으로 얻어졌다. 반면에 자유 후류의 속도는 전통적인 Biot-Savart 법칙에 의해 구해졌으며 와선의 자기 유도 속도를 고려하기 위해 쌍곡형 내삽 함수가 사용되었다. 코드 검증을 위해 비행기 날개와 헬리콥터 블레이드의 공력 해석이 수행되었다. 공력과 비정상 후류 롤업 현상이 정확히 예측되었다.
일반적으로 블레이드 개수가 많은 로터는 엄청난 계산 시간과 용량을 필요로 한다. 이 문제를 해결하기 위하여 주기적인 가정을 사용하여 전체 계수 행렬을 간단화된 행렬로 변경하였다. 그래서 해에는 변화를 주지 않고 계산 시간과 용량을 급격하게 줄일 수 있었다. 비록 이 빠른 계산에서 후류의 원주 방향의 세밀한 변화에 의한 영향은 고려되지 않았지만 블레이드의 추력, 팬의 전반적인 성능, 근접 후류 형상을 구하는데는 유용하다.
응용 문제로 패널과 시간 전지 자유 후류 연계 방법이 덕트 팬, 자동차 냉각 팬에 적용되었다. 전진 비에 따른 추력 계수가 실험과 비교되다. 물체 표면의 유동의 속도와 압력 분포가 가시화되었다.
