1. 서 론

최근 잠수함과 어뢰의 추진 시스템에 펌프젯 추진기의 적용에 대한 연구가 증가하고 있다. 펌프젯 추진기는 회전부인 로터와 고정부인 스테이터, 그리고 이들을 감싸는 덕트로 구성된 추진기이다. 스테이터의 위치에 따라, 로터 앞에 배치되면 전류 스테이터 펌프젯(Pre-swirl stator pumpjet), 로터 뒤에 배치되면 후류 스테이터 펌프젯(Post-swirl stator pumpjet)으로 구분된다. 펌프젯 추진기는 스테이터의 위치에 따라 다양한 특성을 지니며, 일반적으로 캐비테이션 및 소음 성능이 기존의 프로펠러 추진 방식에 비해 우수하다고 알려져 있다.

Suryanarayana 등[1,2]은 풍동과 캐비테이션터널에서 펌프젯 추진기의 추진 성능을 실험적으로 분석하였고, 캐비테이션터널시험 결과와 전산유체역학 결과를 비교하였다. Shi 등[3]은 펌프젯의 캐비테이션 성능에 대하여 수치해석을 수행하고, 모형시험 결과와 비교하여 검증하였다. Li 등[4]은 전류 스테이터 펌프젯의 후류에 발생하는 불안정성의 메커니즘을 수치해석을 통해 분석하였다. Guo 등[5]은 전류 스테이터 펌프젯의 성능을 수치해석을 통해 추정하였고, 축적 효과에 의한 펌프젯 추진기 주위 유동의 차이를 조사하였다.

펌프젯 추진기에 대한 연구는 그동안 국외에서 비교적 활발히 이루어져 왔으나, 최근 국내에서도 연구가 활발히 이루어지고 있다. Ahn 등[6]은 대형캐비테이션터널에서 펌프젯과 로터만의 2가지 단독성능시험을 수행하여 특성을 비교하였으며, 덕트 및 스테이터가 선체 또는 추진장치로 간주하여야 하는지를 조사하였다. Kim 등[7]은 Ahn 등[6]의 모형시험 연구에 사용된 펌프젯 추진기의 단독성능 추정을 위한 수치해석 연구를 수행하였다.

본 논문에서는 전산유체역학(Computational fluid dynamics)을 이용하여 펌프젯 추진기 단독성능시험 해석을 수행하였다. 이를 위해 로터의 회전 운동을 모사하는 단일 날개 경로 기법을 구현한 코드를 개발하였다. 전산유체역학 해석자로는 오픈소스 전산유체역학 해석툴킷인 OpenFOAM을 기반으로 개발된 SNUFOAM을 사용하였다. 해석자의 검증을 위해 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소(KRISO)에서 공개한 KP505 프로펠러의 단독성능 추정을 수행하였다. 해석자를 사용하여 KRISO에서 연구를 위해 설계한 펌프젯 형상의 단독성능 추정을 수행하였고, KRISO 대형캐비테이션터널에서 수행한 단독성능시험 결과와 비교하였다. 해석 결과를 사용하여 펌프젯 추진기 주위 유동 해석 결과와 선행연구에서의 펌프젯 추진기 유동장 해석 결과의 비교를 수행하였다.

2. 수치해석 기법

2.1 지배방정식

속도와 압력을 계산하기 위해 지배방정식으로 식 (1)의 질량 보존 방정식과 식 (2)의 운동량 보존 방정식을 고려하였다.

질량 보존 방정식과 운동량 보존 방정식에서 유속 벡터와 압력을 Reynolds 평균 성분과 요동 성분으로 분해한 뒤 모든 항에 대하여 시간 평균을 수행하면 식 (3), (4)으로 표현된다.

수식에서 바는 해당 변수의 시간 평균을 의미하며, 위첨자 ′는 해당 변수의 요동 성분을 의미한다. 식 (4)에서 outlet ∂ui'¯uj'¯∂xi항은 레이놀즈 응력을 의미한다. 레이놀즈 응력을 추정하기 위해 Boussinesq approximation을 적용하면 식 (5)가 도출된다.

2.2 단일 날개 경로 기법

로터의 회전 운동을 구현하기 위해 단일 날개 경로 기법을 사용하였다. 이 기법은 격자의 직접적인 회전으로 회전 운동을 모사한다는 점에서 기존의 회전 운동 모사 기법인 sliding mesh 기법과 유사하다. 단일 날개 경로 기법의 주요 특징은 로터의 단일 날개와 그 주위의 격자만을 구성함으로써, sliding mesh 기법에 비해 계산 비용을 줄일 수 있다. 추가적으로, 로터와 스테이터 사이 위상의 영향을 고려할 수 있다는 장점을 제공한다.

Fig. 1(a)는 해석이 수행되는 격자를 보여준다. 펌프젯 추진기의 로터는 회전 방향으로 주기성을 갖는다. Fig. 1(a)와 같이 단일 날개와 그 주위 격자를 구성한 후, 측면을 주기 경계 조건으로 처리하여 도메인을 구성하였다. 구성된 도메인의 축 방향 각도는 (360Z)°이며, Z는 로터 날개의 개수이다.

Fig. 1.

Mesh of single blade passage method: (a) mesh of domain; (b) mesh of domain and virtual domain

로터의 회전 운동은 단일 날개와 그 주위 격자의 직접적인 회전으로 구현된다. Fig. 1은 회전 방향으로 물리량 보간이 이루어지는 과정을 나타낸다. 회전 영역의 직접적인 회전으로 인해 Fig. 1(a)와 같이 인접한 셀이 없는 상황이 발생하게 된다. 해당 영역에서 보간을 수행하기 위해 회전 영역과 정적 영역 경계면에서 반복 주기(cyclic repeat) 경계조건을 도입하였다.

반복 주기 경계조건은 다음과 같은 과정으로 물리량 보간을 수행한다. Fig. 1(b)에서 적색 화살표와 같이 해석 영역끼리 맞닿는 부분은 해석 영역의 물리량을 사용하여 물리량 보간을 수행한다. 청색 화살표와 같이 해석 영역과 가상 해석 영역이 맞닿는 부분은 인접한 가상 해석 영역을 구성하여 물리량 보간을 수행한다. 가상 해석 영역은 기존 영역의 물리량의 회전 변환을 통해 구성된다. 가상 해석 영역에서 인접한 셀을 찾아서 가상 해석 영역의 물리량을 사용하여 경계면에서 물리량 보간이 수행된다.

Fig. 2는 유동 방향으로 물리량 보간이 이루어지는 과정을 나타낸다. Fig. 2의 파란색 영역은 회전 영역을, 회색 영역은 정적 영역을 나타낸다. 회전 영역의 직접적인 회전으로 인해 Fig. 2(b)와 같이 인접한 셀이 없는 상황이 발생하게 된다. 해당 영역에서 보간을 수행하기 위해 회전 영역과 정적 영역의 경계면에서 반복 주기 경계조건을 도입하였다. 앞서 회전 방향의 물리량 보간 과정과 유사하게 Fig. 2(c)에서 적색 화살표와 같이 해석 영역끼리 맞닿는 부분은 해석 영역의 물리량을 사용하여 물리량 보간을 수행한다. 청색 화살표와 같이 해석 영역과 가상 해석 영역이 맞닿는 부분은 회전 인접한 가상 해석 영역을 구성하여 물리량 보간을 수행한다. 가상 해석 영역은 Fig. 2(c)의 초록색 영역과 같이 기존 회전 영역 물리량의 회전 변환을 통해 구성된다.

Fig. 2.

Single blade passage method for flow direction: (a) mesh of domain before rotation; (b) mesh of domain after rotation; (c) mesh of domain and virtual domain

3. 펌프젯 추진기 형상 및 해석 조건

3.1 펌프젯 추진기 형상 및 격자계 구성

Fig. 3은 본 연구에서 사용한 펌프젯 추진기 형상이다. 대상 펌프젯 추진기는 전류 스테이터가 장착되어 있으며, 13개의 로터 날개와 13개의 스테이터 날개로 구성되어 있다. 해당 펌프젯 추진기는 연구를 위해 개발된 펌프젯 형상으로 KRISO에서 설계되었다. 펌프젯 추진기의 모형시험은 KRISO의 대형캐비테이션터널에서 수행되었으며, 해당 모습은 Fig. 4에서 볼 수 있다[6].

Fig. 3.

Geometric model of the pumpjet propulsor

Fig. 4.

Photograph of the pumpjet set-upped in test section of LCT(Ref. [6])

펌프젯 추진기의 단독성능 해석을 위해 구성한 도메인 형상 및 치수를 Fig. 5에 나타내었다. 로터 주위 영역만을 회전 영역으로 설정하였으며, 그 이외의 영역은 정적 영역으로 설정하였다. Fig. 6은 펌프젯 추진기 로터와 스테이터의 표면격자를 나타낸다.

해석에 사용된 좌표계는 직교좌표계이며 로터 면과 회전축의 교점이 좌표계의 중심이다. 로터의 직경 D에 대하여 로터 면이 x/D = 0에 위치하고 로터의 회전축은 y/RD=0과 z/D=0에 위치한다. 외부 도메인은 원통형으로 구성하였고, 원통의 단면적은 KRISO의 대형캐비테이션터널과 동일한 단면적을 갖도록 구성하였다. 원통형 도메인의 중심에 펌프젯 추진기를 배치하였으며, 도메인의 직경은 약 2.1 m이다. 외부 정적 영역의 범위는 Fig. 5와 같이 –3.6D < x < 6.2D이다. 외부 정적 영역은 정렬 격자로 구성하였으며 격자수는 약 47만 개다. 내부 회전 영역의 범위는 -0.5D < x < 0.5D이다. 내부 회전 영역은 비정렬 격자로 구성하였으며, 격자수는 약 27만 개다. 사용자 편의를 위하여 내부 회전 영역은 STAR-CCM+을 사용하여 비정렬격자 기반으로 생성하였다. 단일 날개 경로 기법을 사용한 해석을 위해 Fig. 5과 같이 원통형 도메인을 펌프젯 추진기의 날개 수에 맞춰 원통형 도메인을 13등분 하였다.

Fig. 5.

Computational domain and mesh for pumpjet propulsor open water test

Fig. 6.

Surface mesh on pumpjet propulsor

3.2 KP505 프로펠러 격자계 구성

본 연구에서 제안한 단일 날개 경로 방법의 타당성을 검증하기 위해 일반 상선 프로펠러의 단독성능 해석을 수행하였다. 대상 프로펠러는 KRISO에서 설계한 프로펠러인 KP505로 선정하였으며 직경 250 mm 스케일의 설계 속도 조건에서 해석을 수행하였다. KP505 프로펠러의 주요 제원은 Table 1에 나타내었다. 검증을 위해 구성한 도메인의 형상 및 치수는 Fig. 7와 같다.

Fig. 7.

Computational domain for KP505 open water test

해석에 사용된 좌표계는 직교좌표계로, 프로펠러 평면과 회전축의 교점이 좌표계의 중심이다. 프로펠러의 직경 R에 대하여 프로펠러 평면이 x/R = 0에, 프로펠러 회전축은 y/R=0 및 z/R=0에 위치한다. 외부 정적 영역은 Fig. 7과 같이 –6R < x < 8R이고, 해당 영역의 직경은 5R이다. 내부 회전 영역은 –0.18R < x < 0.50R이고, 해당 영역의 직경은 0.254 m이다. 펌프젯 추진기의 단독성능 해석과 유사하게 구성하기 위해 펌프젯 추진기의 팁 간극이 좁은 것을 고려하여 KP505 프로펠러 단독시험에서의 내부 회전 영역의 반경을 KP505 프로펠러의 반경과 2 mm 차이가 나도록 설정하였다. 단일 날개 경로 기법을 사용한 해석을 위해 도메인은 KP505 프로펠러 한 개의 날개와 그 주위 격자로 구성되었다. Fig. 7와 같이 원통형 도메인을 중심축을 기준으로 72°의 각도를 갖도록 분할하였다. KP505 프로펠러 표면의 격자 형상은 Fig. 8과 같다.

Fig. 8.

Surface mesh on KP505 blade and hub

KP505 프로펠러의 단독성능 해석을 위한 도메인의 외부 정적 영역은 정렬 격자, 내부 회전 영역은 비정렬 격자로 구성하였다. 외부 정적 영역은 정렬격자로 약 60만개의 격자로 구성하였다. 내부 회전 영역은 STAR-CCM+을 사용하여 비정렬격자 기반으로 생성하였으며, 격자의 수는 약 28만개이다.

3.3 전산 해석 조건

본 연구에서는 오픈소스 라이브러리 OpenFOAM을 이용하여 펌프젯 추진기의 단독성능 추정에 단일 날개 경로 기법을 구현하였다. 펌프젯 주위 유동을 비압축성 난류 유동으로 가정하였다. 지배방정식을 수치적으로 풀기 위하여 시간항은 1차 정확도를 가지는 역 오일러(implicit Euler method) 기법을 사용하였다. 이때 충분히 작은 시간 간격으로 해석을 수행하였다. 대류항은 2차 정확도를 갖는 상류 차분 기법(upwind)을 사용하였다. 확산항은 2차 정확도를 갖는 선형(linear) 기법을 사용하였다. 난류 모델은 RANS 난류 모델 중 2 방정식 모델인 k-ωSST(shear stress transport) 모델을 사용하였다. 속도-압력 연성 기법으로 PIMPLE(merged PISO and SIMPLE) 알고리즘을 사용하였다.

단독성능 해석을 위한 경계조건을 다음과 같이 설정하였다. 입구(inlet)에서의 속도 경계조건은 Dirichlet 경계조건을 사용하였고, 압력 경계조건은 Neumann 경계조건을 사용하였다. 출구(outlet)에서는 속도와 압력 경계조건 모두 Neumann 경계조건을 사용하였다. Symmetry에서 속도 경계조건은 slip 경계조건을 사용하였으며, 압력 경계조건은 Neumann 경계조건을 사용하였다. Side에서의 속도 경계조건은 주기 경계조건을 사용하였고, 압력 경계조건은 주기 경계조건을 사용하였다. KP505 프로펠러의 날개 및 허브에서의 속도 경계조건은 no-slip 경계조건을 사용하였고, 압력 경계조건은 Neumann 경계조건을 사용하였다. 펌프젯 추진기의 로터, 스테이터, 덕트, 샤프트에서의 속도 경계조건은 no-slip 경계조건을 사용하였고, 압력 경계조건은 Neumann 경계조건을 사용하였다. 회전 영역과 정적 영역의 경계면에서는 반복 주기 경계조건을 사용하여 단일 날개 경로 기법을 적용하였다.

KP505 프로펠러의 회전 속도를 KRISO에서 수행한 단독성능시험 조건과 동일한 14rps로 고정하고 유입류의 유속을 변화시켜 전진비를 다르게 해석하였다. KP505 프로펠러의 전진비는 유입류의 유속 V0, 프로펠러의 회전수 n, 프로펠러의 직경 R에 대하여 전진비 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 조건에서 해석을 수행하였으며, 0.7R에서의 코드길이에 대한 레이놀즈 수의 범위는 7.2×10⁵~7.4×10⁵이다.

펌프젯 추진기의 로터의 회전 속도를 KRISO에서 수행한 단독성능시험 조건과 동일하게 27.8rps로 고정하고 유입류의 유속을 변화시키는 방식으로 전진비를 조절하였다. 펌프젯 추진기의 전진비는 유입류의 유속 U0, 로터의 회전수 n, 로터의 직경 D에 대하여 J=U0nD와 같이 정의된다. 전진비 0.2부터 1.1까지 0.1 간격으로 해석을 수행하였으며, 0.7D에서의 로터의 코드 길이에 대한 레이놀즈 수의 범위는 4.61×10⁵~5.23×10⁵이다.

4. 해석 결과

4.1 전산 해석자 검증

KP505 프로펠러의 추력과 토크를 추정하였고, 추력계수와 토크계수를 계산하였다. 추력계수, 토크계수, 효율은 각각 식 (6), (7), (8)과 같다.

각 전진비에서 KP505 프로펠러의 단독성능 추정 결과와 선행연구 결과를 비교하여 Fig. 9에 나타내었다. 전진비 0.4에서 추력계수는 약 –1.3%, 토크계수는 약 –1.2%의 오차를 보여 해석자가 유의미한 결과를 제공하는 것을 확인하였다.

Fig. 9.

Open water curves of the KP505 propeller

Fig. 10은 KP505 프로펠러의 압력면과 흡입면에서의 무차원화된 압력 분포를 나타낸다. Cp=pρV0.7R2 ,V0.7R=V02+(0.7nπD)2으로 압력의 무차원화를 수행하였다. Fig. 10(a)는 전진비 0.5, 0.7 조건에서 해석한 프로펠러의 압력면과 흡입면에서의 압력분포를 나타낸다. Fig. 10(b)는 선행연구[8]의 전진비 0.5, 0.72 조건에서 프로펠러 압력면과 흡입면의 압력분포이다. 이때, 압력 분포의 선행연구[8]은 프로펠러가 자유수면과 근접한 위치에서 해석을 수행한 결과로, 해석 조건의 차이로 인하여 프로펠러 표면 압력분포의 차이가 나타난 것으로 추정된다. 또한, 전진비 조건 0.7과 0.72 사이의 차이로 인해 두 결과의 압력분포가 다르게 나타난 것으로 추정된다.

Fig. 10.

Pressure distributions on propeller blades: (a) Present study; (b) Ref. [8]

4.2 펌프젯 추진기 단독성능 계산 결과

펌프젯 추진기의 요소별 추력과 토크를 추정하였으며, 추력계수와 토크계수를 사용하여 단독성능시험 결과와 해석 결과를 비교하였다. Tr,Qr은 로터의 추력과 토크이며, Tds,Qds은 덕트와 스테이터의 추력과 토크이다. Ahn 등[6]은 펌프젯 추진기의 요소별 추력계수 및 토크계수를 식 (9), (10), (11), (12), (13), (14)에 의해 정의하였다.

KTr, KQr, η0r은 각각 로터의 추력계수, 토크계수, 단독효율을 의미한다. KTds, KQds, η0ds는 각각 덕트와 스테이터의 추력계수, 토크계수, 단독효율을 의미한다. 마지막으로 KT, KQ, η0는 로터, 덕트, 스테이터를 포함한 전체 펌프젯 추진기의 추력계수, 토크계수, 단독효율을 의미한다.

Fig. 11은 각 전진비에서 로터의 추력계수, 토크계수 그리고 단독효율을 비교하였다. Fig. 12는 전체 펌프젯 추진기의 추력계수, 토크계수 및 단독효율을 각각의 전진비에서 비교한 결과이다. 전체적으로 모형시험 결과와 비교하였을 때, 추력과 토크가 작게 예측되었다. Fig. 4는 KRISO의 대형캐비테이션터널에서 펌프젯 추진기가 동력계에 설치된 모습을 보여준다[6]. 동력계가 펌프젯의 상류에 위치하도록 설치한 상태로 펌프젯 추진기의 단독성능시험이 수행되었다. 단일 날개 경로 기법은 비대칭 유동을 고려하지 못하며, 해석 조건에서 스트럿 구조를 포함하지 않고 해석을 수행하였다. 해당 실험 설계는 펌프젯 추진기로 유입되는 유동에 동력계가 영향을 주기 때문에 실험 조건과 해석 조건의 차이로 오차가 발생하였다고 추정된다.

Fig. 11.

Open water curves of the rotor of the pumpjet propulsor

Fig. 12.

Open water curves of the pumpjet propulsor

4.3 펌프젯 추진기 주위 유동 해석 결과

펌프젯 추진기 단독성능 해석 결과에서 덕트 내부 및 후류의 압력장, 유속 분포, 와도 분포를 도출하였다. 펌프젯 추진기의 설계 전진비 조건인 J=0.8 조건에서 유동 해석을 수행하였으며, 해석 결과를 선행연구[5]와 비교하였다.

Fig. 13(a)는 펌프젯 추진기 중심을 지나는 종단면에서의 무차원화된 유속 분포를 나타낸다. 펌프젯의 회전축 방향 유속 Ux를 유입류 유속 U0로 나누어 무차원화를 수행하였다. 펌프젯 추진기 후류에서 펌프젯에 의한 반류와 허브에 의한 반류가 관찰된다. 덕트로부터 시작되는 완충 영역에서의 유속은 인접한 펌프젯에 의한 반류의 유속보다 느리게 나타났다. 인접한 두 영역인 완충 영역과 펌프젯에 의한 반류 사이 교란으로 인하여 펌프젯에 의한 반류의 감속 효과가 발생한다. 이로 인해 후류 방향으로 완충 영역은 넓어지고, 펌프젯에 의한 반류 영역은 좁아지는 현상이 나타난 것으로 추정된다.

Fig. 13(b)는 선행연구[5]에서 전진비 J = 0.8 조건의 무차원화된 유속 분포 결과이다. Fig. 13(b)에서도 펌프젯과 허브에 의한 반류가 확인된다. 또한 펌프젯 추진기로부터 나오는 유동이 펌프젯으로부터 멀어질수록 로터에 의한 반류 영역은 감소하고, 완충 영역은 증가하는 현상이 유사하게 나타남을 확인하였다.

Fig. 14(a)는 원점을 지나는 종단면에서의 무차원화된 압력 분포를 나타낸다. 로터의 팁 근방에서의 압력 분포를 확대하였으며, Cp=pρ(nD)2으로 압력의 무차원화를 수행하였다. Fig. 14에서 보이는 로터 날개의 좌측은 흡입면, 우측은 압력면을 나타낸다. Fig. 14(b)는 선행연구[5]에서 전진비 J = 1.1 조건의 무차원화된 압력 분포 결과이다. 두 단면 모두 로터의 팁 근방에서 tip leakage vortex(TLV) core region과 tip separation vortex로 추정되는 영역이 나타났다. Fig. 14(b)에서는 펌프젯 로터의 압력면 방향에서 TLV core region과 TLV collapse 구조가 나타났지만, 본 연구의 펌프젯 해석 결과에서는 나타나지 않았다.

Fig. 13.

Velocity distribution of pumpjet propulsor at y=0 plane: (a) present study; (b) Ref. [5]

Fig. 14.

Pressure distribution of pumpjet propulsor at y=0 plane: (a) present study; (b) Ref.[5]

Fig. 15(a)는 본 연구의 로터의 표면 격자이고, Fig. 15(b)는 선행연구[5]에서 사용한 로터의 표면 격자이다. 본 연구에서 사용한 로터의 형상은 선행 연구의 로터 형상보다 팁 길이가 짧은 것을 확인할 수 있다. 로터의 형상 차이로 인하여 TLV의 발달에 차이가 발생하였고, Fig. 15(a)의 단면의 위상에서 TLV core region과 TLV collapse 구조가 나타나지 않은 것으로 추정된다.

Fig. 15.

Surface mesh of pumpjet rotor: (a) present study; (b) Ref.[5]

Fig. 16(a)는 원점을 지나는 종단면에서의 무차원화된 와도 분포를 나타낸다. 펌프젯 추진기의 회전축 방향 와도 Ωx에 대하여 Ω=|Ωx|DU0으로 와도의 무차원화를 수행하였다. 그림에서 보이는 로터 날개의 좌측은 압력면, 우측은 흡입면이다. Fig. 16(b)는 선행연구[5]에서 전진비 J = 1.1 조건의 무차원화된 와도 분포 결과이다. 로터의 형상 차이로 인하여 위상이 다른 지점에서 선행연구[5]와 유사한 TLV core region과 TLV collapse로 추정되는 구조를 확인하였다. 로터 날개로부터 나오는 흐름과 후류에서 로터 날개로 들어가는 두 흐름 사이에 TLV core region이 생성되는 현상이 나타났다.

Fig. 16.

Vorticity distribution of pumpjet propulsor : (a) present study; (b) Ref. [5]

Fig. 17은 로터 날개 끝 단면과 덕트 사이 간극 주위에서 무차원화된 와도를 나타낸다. 그림에서 보이는 로터 날개의 좌측은 흡입면, 우측은 압력면이다. 단면의 와도 분포를 통해, 로터 날개 끝과 덕트 사이 간극에서 와도의 이동 경로 및 발달 경로를 확인할 수 있다.

Fig. 17.

Tip flows around the gap between rotor and duct

5. 결 론

본 연구에서는 회전 운동 모사 기법인 단일 날개 경로 기법을 도입한 펌프젯 추진기 단독성능시험 해석자를 개발하였다. 단일 날개 경로 기법은 로터 단일 날개와 주위 격자만을 이용하여 도메인을 구성하고, 회전 영역의 직접적인 회전을 통해 회전 운동을 모사함으로써, sliding mesh 기법에 비해 계산 비용을 줄이면서도 로터와 스테이터 사이 위상의 영향을 고려할 수 있는 장점을 가진다.

KP505 프로펠러의 단독성능 해석을 수행하고, KRISO에서 수행한 단독성능시험 결과와 비교함으로써 해석자의 유효성을 검증하였다. 해석 결과로부터 도출된 추력계수, 토크계수 및 효율이 단독성능시험 결과와 유사하게 나왔음을 확인하였다. 프로펠러의 압력면과 흡입면의 압력 분포를 선행연구의 결과와 비교하여 해석자의 검증을 수행하였다.

본 연구에서 개발한 해석자를 사용하여 펌프젯 추진기의 해석을 수행하였고, KRISO의 대형캐비테이션터널에서 수행한 단독성능시험 결과와 비교하였다. 대상 펌프젯 추진기는 KRISO에서 연구를 위해 설계된 추진기이다. 전진비에 따른 펌프젯 추진기 각 구성요소의 추력과 토크를 도출하였으며, 로터와 전체 펌프젯의 추력계수와 토크계수를 계산하였다. 추력계수와 토크계수의 추정 결과가 단독성능시험 결과와 오차가 발생한 원인은 동력계 구조를 구현하지 않았기 때문으로 추정된다. 펌프젯 추진기 주위 압력장, 유속 분포, 와도 분포를 확인하였고, 선행연구와 유사성을 확인하였다.

향후 Sliding mesh 기법 및 MRF(multiple reference frame) 기법을 사용하여 동일한 펌프젯 추진기의 단독성능 해석을 수행하고, 그 결과를 본 연구의 단일 날개 경로 기법과 비교 및 분석할 계획이다. 또한 다른 형상의 펌프젯 추진기의 단독성능 해석을 수행하여 단일 날개 경로 기법의 정확도를 추가적으로 검증할 것이다.