Penguins are species of flightless seabirds that mainly use their flippers to generate thrust and change directions, which consequently induce unsteady lateral motion on the bodies. This study aims to investigate the drag characteristics of a penguin’s body under such motion, in particular heaving motion. Gentoo penguin’s actual body shape and swimming motions were obtained from recent bio-logging data, which were then scaled and replicated in a circulating water tunnel. Drag in the free stream direction was measured for various reduced frequencies and dimensionless amplitudes of heaving, revealing the existence of critical reduced frequency at which body drag undergoes characteristic change. Based on this critical parameter, quasi-steady mode and unsteady mode of heaving were defined. Scaling analysis was utilized to confirm Lighthill's relationship and also derive empirical formula for the drag of the penguin's body under unsteady heaving mode. Quasi-steady analysis reinforced findings that body drag increases significantly past the critical reduced frequency, where unsteady effects dominate.
펭귄은 날지 못하는 바다새의 한 종류로서 수영에 특화된 생명체이다. 플리퍼라고 하는 날개를 사용하여 물속을 자유자재로 헤엄치는데, 이때 몸체가 히빙 운동을 한다고 잘 알려져있다. 이 논문에서는 펭귄 몸체가 히빙 운동 시 항력이 어떻게 변하는지에 대해서 다루었다. 실제 젠투 펭귄의 형태학적, 역학적 데이터를 참조하여 몸체 모델을 만들었고, 이를 회류 수조에 히빙 운동 시켜 실험을 진행하였다. 환산 주파수와 무차원 히빙 진폭이 유동 방향으로 작용하는 항력에 주는 영향에 대해서 살펴보았고 준 정상 히빙 모드와 비정상 히빙 모드를 분류하였다. 스케일링 방법을 통해 펭귄 몸체가 비정상 히빙을 할 때 받는 항력에 대한 실험적 관계식을 유도하였다. 추가적으로 진행한 준 정상 분석을 통해 펭귄 몸체가 높은 환산 주파수로 히빙 운동을 할 때 비정상성이 상당히 증가하는 것을 확인 할 수 있었다.
