Two dimensional oscillating airfoil theory is used to estimate the thrust and propulsive efficiency generated by an idealized geometry and motions of the tail fin of a fast swimming fish.
The present analysis is based upon the compact formulae developed by Garrick to evaluate the propulsion of a flat plate performing harmonic oscillations in two degrees of freedom.
The thrust and propulsive efficiency are analyzed in functions of the reduced frequency, feathering parameter, and the position of pitching axis. Numerical examples are obtained and discussion about favorable conditions for the composite motion of the fish tail fin is followed.
비압축성, 비점성 유체내에서 빠른 속도로 헤엄치는 물고기의 꼬리지느러미를 이차원 강체 평판으로 가정하여, 그것의 운동을 작은 진폭의 수직조화진동과 회전조화진동의 복합운동으로 설정하고, 이에 물리적으로 무리없는 한계를 제시하고, 이차원 진동익 이론을 적용하여 수평방향 추진력과 추진효율을 몇개의 중요한 매개변수들의 함수로 표시하고 수치적인 예를 들어 그 거동을 검토하였다.
본 연구에서 주목할 만한 결과는 회전조화진동의 중심축의 위치가 후연에 가까울수록, 그리고 θ의 값이 0.6 - 0.8 일 때 매우 높은 효율을 얻으리라는 예측이다.
이상의 연구는 이차원 비압축성, 비점성, 그리고 작은 진폭이라는 가정에서 이루어졌으므로 점성효과나 유동의 박리에 구애 받지않고 1에 가까운 효율을 얻을 수 있었다. 그러나 실제의 자연현상에서 발견되는 것처럼 빠른 속도로 헤엄치는 물고기의 경우 유동이 적절히 제어 될 경우 위의 두 가지 문제점은 그리 심각하지 않으리라 믿어진다.
