KR100718810B1

KR100718810B1 - A rotor unit

Info

Publication number: KR100718810B1
Application number: KR1020050122820A
Authority: KR
Inventors: 황창전; 정기훈; 김도형; 김승호
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-05-16

Abstract

본 발명은, 복수 개의 블레이드를 구비하는 로터 장치에 있어서, 상기 로터 장치 내부에 배치되는 압축 펌프; 일단이 상기 압축 펌프와 유체 소통되며, 상기 블레이드 내에 배치되는 유체 라인; 일단은 상기 유체 라인의 타단과 유체 소통되며, 타단은 상기 블레이드의 트레일링 에지 측을 향하여 개방되는 유체 분출구; 상기 압축 펌프로부터 송출되는 작동 유체의 상기 유체 분출구에서의 유속을 상기 유체 분출구 타단의 중심으로부터 반경 방향으로 멀어질수록 증대시키며, 상기 유체 분출구의 내부에 장착되는 와류 와해 발생기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 로터 장치를 제공한다. The present invention provides a rotor device having a plurality of blades, comprising: a compression pump disposed inside the rotor device; A fluid line, one end in fluid communication with the compression pump, disposed in the blade; A fluid outlet at one end in fluid communication with the other end of the fluid line, the other end being open toward the trailing edge of the blade; And a vortex vortex generator for increasing the flow velocity of the working fluid discharged from the compression pump in a radial direction away from the center of the other end of the fluid ejection port and mounted inside the fluid ejection port. It provides a rotor device.

본 발명에 따른 로터 장치는 로터에 의하여 회전 운동하는 블레이드에, 트레일링 에지 측을 향한 유체 분출구를 통하여 작동 유체를 배출시키되, 유체 분출구의 중심으로부터 내측면을 향하여 멀어질수록 유속의 크기가 증대되는 유속 프로파일을 갖도록 하는 와류 와해 발생기를 장착시킴으로써 유체 분출기를 통한 특정 유속 프로파일의 분출 유체가 블레이드 외측에 형성된 와류를 와해 내지 세기를 현저하게 줄임으로써, 블레이드-와류 상호작용으로 인한 블레이드 소음을 현저하게 저감시킬 수 있다.The rotor device according to the present invention discharges the working fluid to the blade that rotates by the rotor through the fluid jet toward the trailing edge side, the size of the flow rate increases as the distance away from the center of the fluid jet toward the inner surface Equipped with a vortex vortex generator to have a flow velocity profile, the ejection fluid of a particular flow profile through the fluid ejector significantly reduces the break-up and strength of vortices formed outside the blade, thereby significantly reducing blade noise due to blade-vortex interactions. You can.

Description

Rotor unit {A ROTOR UNIT}

도 1a는 일반적인 로터 블레이드 회전에 따른 블레이드-와류 상호작용에 대한 개념도이다. 1A is a conceptual diagram of blade-vortex interaction with typical rotor blade rotation.

도 1b는 도 1a의 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 취한 부분 상태 단면도이다.FIG. 1B is a partial state cross-sectional view taken along the line I-I of FIG. 1A.

도 1c는 델타 날개에서의 와류 와해를 나타내는 상태도이다.1C is a state diagram showing vortex breakdown in a delta wing.

도 1d 및 도 1e는 도 1c의 y-z 평면에서의 와류 와해 발생 전후의 유동장 특성을 나타내는 상세도이다.1D and 1E are detailed views showing the flow field characteristics before and after the vortex breakdown occurred in the y-z plane of FIG. 1C.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 로터 장치의 개략적인 평면도이다.2A is a schematic plan view of a rotor device according to an embodiment of the present invention.

도 2b는 도 2a에 도시된 본 발명의 일실시예에 대한 개략적인 부분 사시도이다.FIG. 2B is a schematic partial perspective view of one embodiment of the present invention shown in FIG. 2A.

도 3a는 본 발명에 따른 와류 와해 발생기의 일예를 나타내는 부분 사시도이다.3A is a partial perspective view showing an example of a vortex breaker generator according to the present invention.

도 3b는 도 3a의 와류 발생기 본체부가 장착된 상태의 유체 분출구에 대한 개략적인 단면도이다.FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the fluid ejection port with the vortex generator body portion of FIG. 3A mounted; FIG.

도 4a는 본 발명에 따른 와류 와해 발생기의 다른 일예를 나타내는 부분 사시도이다.4A is a partial perspective view showing another example of the vortex breaker generator according to the present invention.

도 4b는 도 4a의 와류 발생기 본체부가 장착된 상태의 유체 분출구에 대한 개략적인 단면도이다.4B is a schematic cross-sectional view of the fluid ejection port with the vortex generator body portion of FIG. 4A mounted.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* * Explanation of symbols for main parts of drawings *

100...블레이드 110...로터 구동장치100 ... blade 110 ... rotor drive

200...압축 펌프 210...유체 라인200 ... compression pump 210 ... fluid line

220...유체 분출구 221...유체 분출구의 일단220 ... fluid spout 221 ... one end of fluid spout

222...유체 분출구의 타단 300,300a...와류 와해 발생기222 ... other end of fluid outlet 300,300a ... vortex vortex generator

310,310a...와류 와해 발생기 장착부 320,320a...와류 와해 발생기 본체부310,310a ... vortex breaker generator compartment 320,320a ... vortex breaker generator body

322a...유체 분출구322a ... Fluid outlet

본 발명은 로터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블레이드와 깃단 와류상호작용으로 인한 소음을 현저하게 줄일 수 있는 로터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor device, and more particularly to a rotor device that can significantly reduce the noise due to blade and feather vortex interaction.

헬리콥터 내지 회전익기와 같은 항공기는 통상적으로 로터 구동 장치 및 이에 의하여 회전하는 복수 개의 블레이드를 포함한 로터를 구비하며, 이와 같은 헬리콥터 내지 회전익기는 이륙 내지 착륙 시 하강 내지 상승 비행을 하게 된다.Aircraft, such as helicopters or rotorcrafts, typically have a rotor including a rotor drive and a plurality of blades that rotate, and such helicopters or rotorcrafts have a descending to rising flight during takeoff or landing.

도 1a에는 회전하는 로터 블레이드에 대한 평행 블레이드-와류 상호 작용의 단면도가 도시되어 있는데, 네 개의 블레이드(1a,1b,1c,1d)는 로터 구동 장치에 의하여 반시계 방향으로 회전한다. 먼저, 블레이드(1a)는 제 1사분면으로부터 반시계 방향으로 회전하여 제 2사분면을 거쳐 제 3사분면에 위치한다. 이와 같은 과정 에서 제 2,3,4 블레이드(1b,1c,1d)에 대한 선행 블레이드로서의 제 1 블레이드(1a)는 회전 과정에서 깃단 와류를 발생시킨다. 도 1a에서 굵은 실선으로 표시된 부분은 제 1 블레이드(1a)에 의하여 발생한 깃단 와류의 주 궤적을 나타낸다. 도면 부호 "Ar"로 표기된 영역에서, 제 3 블레이드(1c)가 제 1 블레이드(1a)에 의하여 발생한 깃단 와류와 거의 평행하게 교차함으로써 블레이드-와류 상호 작용이 가장 심하게 발생한다. 따라서, 제 3 블레이드(1c)는 제 1 블레이드(1a)에 의하여 발생한 와류에 의한 BVI(Blade Vortex Interaction) 소음의 주요 블레이드가 되는데, 이와 같은 현상은 각 블레이드들이 연속하여 제 1사분면 위치에서 동일한 현상을 겪게 된다. 도 1b는 도 1a의 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 취한 부분 단면 상태도로, 이에는 블레이드(1c)로부터 이격 거리(z_v)만큼 이격되어 형성되는 깃단 와류 세기(Γ)와 와류 핵 반경(r_c)을 갖는 와류가 도시되어 있다. 이들 이격 거리(z_v), 깃단 와류 세기(Γ) 및 와류 핵 반경(r_c)은 BVI 소음 수준을 결정짓는 주요 파라미터이다. In Fig. 1A a cross-sectional view of parallel blade-vortex interaction for a rotating rotor blade is shown in which four blades 1a, 1b, 1c and 1d are rotated counterclockwise by the rotor drive. First, the blade 1a is rotated counterclockwise from the first quadrant and is positioned in the third quadrant via the second quadrant. In this process, the first blade 1a as the preceding blade with respect to the second, third, and fourth blades 1b, 1c, and 1d generates a feather vortex during the rotation process. In FIG. 1A, the portion indicated by the bold solid line represents the main trajectory of the terminal vortex generated by the first blade 1a. In the region denoted by "Ar", the blade-vortex interaction occurs most severely as the third blade 1c intersects in parallel with the terminal vortex generated by the first blade 1a. Thus, the third blade 1c becomes the main blade of the blade vortex interaction (BVI) noise caused by the vortex generated by the first blade 1a, which is the same phenomenon in each of the blades in the first quadrant position. Will suffer. FIG. 1B is a partial cross-sectional state view taken along the line I-I of FIG. 1A, which includes a blade vortex strength Γ and a vortex nucleus radius r _c spaced apart from the blade 1c by a distance z _v . A vortex with is shown. These separation distances (z _v ), blade vortex strength (Γ) and vortex core radius (r _c ) are the main parameters that determine the BVI noise level.

이와 같은 BVI 소음은 특히 사람의 귀에 민감한 저주파수 대역에 속한다. 또한 이와 같은 BVI 소음은 블레이드를 구비하는 항공기의 착륙 비행 내지 하강비행시 등과 같이 저공 비행 중에 발생하므로 착륙장 및 인근 영역에 심각한 소음 공해의 원인이 된다. 또한, BVI 소음은 저주파 대역에 위치하므로 장거리에서도 쉽게 탐지되어, 군용 헬리콥터 등의 항공기의 경우 적군에 의한 피탐지성이 상당히 높다는 점에서 군사 보안에 심각한 영향을 미친다. Such BVI noise is in the low frequency band, which is particularly sensitive to the human ear. In addition, such BVI noise is generated during low-flying flight, such as during the landing flight or descent flight of the aircraft having a blade, causing serious noise pollution in the landing area and the surrounding area. In addition, since BVI noise is located in the low frequency band, it is easily detected at a long distance, and in the case of an aircraft such as a military helicopter, it has a serious impact on military security in that the detectability by the enemy is very high.

따라서, BVI 소음을 저감시키기 위한 다양한 기술이 개발되고 있으며, 블레 이드의 깃단의 형상 및 치수를 변경함으로써 와류와 블레이드 간의 상관 관계를 조정하는 수동적인 방안 이외에도, 고차 하모닉 피치 제어(HHC, higher harmonic control), 트레일링 에지 플랩 제어(TEF, trailing edge flap control), 및 깃단 배기 기법(tip mass injection) 등과 같은 BVI 소음 능동 제어 방법들이 연구되고 있다. Therefore, a variety of techniques have been developed to reduce BVI noise and higher harmonic pitch control (HHC), in addition to manual measures to adjust the correlation between the vortex and the blade by changing the blade shape and dimensions of the blade. BVI noise active control methods such as trailing edge flap control (TEF), tip mass injection, and the like have been studied.

하지만, 수동적인 제어 방법은 로터에 의하여 회전하는 블레이드에 발생하는 와류에 의한 BVI 소음을 효과적으로 제거하기 어렵고, 능동적인 제어방법은 구성이 복잡하여 아직까지 실용화되지 못했다는 단점이 있다.However, the passive control method is difficult to effectively remove the BVI noise caused by the vortex generated in the blades rotated by the rotor, and the active control method has a disadvantage in that it has not been put to practical use because of its complicated configuration.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, BVI 소음을 효과적으로 감소시키기 위한 간단한 구조의 로터 장치를 제공함을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotor device having a simple structure for effectively reducing BVI noise.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수 개의 블레이드를 구비하는 로터 장치에 있어서, 상기 로터 장치 내부에 배치되는 압축 펌프; 일단이 상기 압축 펌프와 유체 소통되며, 상기 블레이드 내에 배치되는 유체 라인; 일단은 상기 유체 라인의 타단과 유체 소통되며, 타단은 상기 블레이드의 트레일링 에지 측을 향하여 개방되는 유체 분출구; 상기 압축 펌프로부터 송출되는 작동 유체의 상기 유체 분출구에서의 유속을 상기 유체 분출구 타단의 중심으로부터 반경 방향으로 멀어질수록 증대시키며, 상기 유체 분출구의 내부에 장착되는 와류 와해 발생기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 로터 장치를 제공한다. The present invention for achieving the above object, a rotor device having a plurality of blades, comprising: a compression pump disposed inside the rotor device; A fluid line, one end in fluid communication with the compression pump, disposed in the blade; A fluid outlet at one end in fluid communication with the other end of the fluid line, the other end being open toward the trailing edge of the blade; And a vortex vortex generator for increasing the flow velocity of the working fluid discharged from the compression pump in a radial direction away from the center of the other end of the fluid ejection port and mounted inside the fluid ejection port. It provides a rotor device.

상기 로터 장치에 있어서, 상기 유체 분출구는 원형 파이프 타입이고, 상기 유체 분출구의 반경은 상기 블레이드의 시위 길이의 3% 내지 7%일 수 있다. In the rotor device, the fluid jet is of a circular pipe type, the radius of the fluid jet may be 3% to 7% of the length of the demonstration of the blade.

상기 로터 장치에 있어서, 상기 와류 와해 발생기는: 일단이 상기 유체 분출구의 내측면에 장착되는 하나 이상의 와류 와해 발생기 장착부와, 상기 와류 와해 발생기 장착부의 타단과 연결되며, 상기 유체 분출구의 하류를 향할수록 단면적이 증대되는 와류 와해 발생기 본체부를 구비할 수도 있다.In the rotor apparatus, the vortex vortex generator is connected to one or more vortex vortex generator mounts, one end of which is mounted to an inner surface of the fluid ejection port, and the other end of the vortex vortex generator mount, and directed toward the downstream of the fluid ejection port. It is also possible to have a vortex breaker generator body having an increased cross-sectional area.

상기 로터 장치에 있어서, 상기 와류 와해 발생기는: 일단이 상기 유체 분출구의 내측면에 장착되는 하나 이상의 와류 와해 발생기 장착부와, 상기 와류 와해 발생기 장착부의 타단과 연결되며, 외측면에 둘 이상의 순환 관통구를 구비하고 상기 유체 분출구의 상류를 향한 일단이 폐쇄된 중공 형태의 와류 와해 발생기 본체부를 구비할 수도 있다.In the rotor apparatus, the vortex breaker generator is connected to at least one vortex breaker generator mount, one end of which is mounted on the inner side of the fluid ejection port, and the other end of the vortex breaker generator mount, and two or more circulation through holes on the outer side And a hollow vortex vortex generator body having one end closed toward the upstream of the fluid ejection port.

상기 로터 장치에 있어서, 상기 둘 이상의 순환 관통구는 상기 와류 와해 발생기 본체부의 중심축을 기준으로 대칭적으로 배치될 수도 있다.In the rotor device, the two or more circulation through holes may be symmetrically arranged with respect to the central axis of the vortex breaker generator body portion.

상기한 바와 같은 본 발명은, 다음과 같은 이론적 배경을 갖는다. Lambourne, N.C. 및 Bryer, D.W.에 의하여 ARC R&M 3282에 게재된 "The Bursting of Leading Edge Vortices-Some obervations and Discussion of the Phenomenon(1961)"에는 도 1c에 도시된 바와 같은 삼각형으로 표시된 델타 날개에서의 와류 와해 현상이 개시되어 있다. 또한, 1998년 Proc. R. Soc. Lond. A Vol. 454에 게재된 Kumar, A.의 "On the structure of vortex breakdown on a delta wing"에는 와류 와해시 전형적으로 발생하는 현상에 대한 내용이 개시되어 있다. 도 1c에서 와류가 와해되는 지점에서의 국부 직각 좌표축을 x-y-z축으로 나타낼 때, 와류의 중심 유동 방향을 나타내는 델타 날개의 일측 상에 표시된 점선 방향을 x축이라 하고, 이에 수직한 방향을 z축, 지면에 수직한 방향을 y축(미도시)라 한다. 여기서, 델타 날개는 대칭 구조를 취하며, 도면 부호 "s"는 국부 좌표축에서의 국부 세미 스팬(local semi span)을 나타낸다. 도 1d 및 도 1e에는 y/s-z/s 평면에서 와류 와해가 발생하기 전후의 유동장이 도시되어 있다. 즉, 와류 와해시 와류 핵 안의 와류 세기중 음의 값을 가지는 원호 방향 성분이 발생한다는 것을 알 수 있다.The present invention as described above has the following theoretical background. Lambourne, N.C. And "The Bursting of Leading Edge Vortices-Some obervations and Discussion of the Phenomenon (1961), published by ARC R & M 3282 by Bryer, DW. Is disclosed. In 1998, Proc. R. Soc. Lond. A Vol. Kumar, A., published on 454, "On the structure of vortex breakdown on a delta wing," describes a typical phenomenon of vortex breakdown. In FIG. 1C, when the local Cartesian coordinate axis at the point where the vortex breaks down is represented by the xyz axis, the dotted line direction displayed on one side of the delta vane indicating the central flow direction of the vortex is called the x axis, and the direction perpendicular thereto is the z axis, The direction perpendicular to the ground is referred to as the y axis (not shown). Here, the delta wings take a symmetrical structure, and the symbol "s" denotes a local semi span in the local coordinate axis. 1D and 1E show the flow fields before and after the vortex breakdown occurs in the y / s-z / s plane. In other words, it can be seen that a negative arc component occurs during the vortex vortex with a negative value of the vortex strength in the vortex core.

한편, 극좌표계를 기준으로 x축에 수직한 평면 상에서 방사 방향을 r축, 원호 방향을 θ축이라 하고, 델타 날개가 상대 이동하는 공기 유동장의 공기 속도를 u라 할 때, 양의 값을 지니는 와류 핵(vortex core) 안의 원호 방향 와류 세기(Ω_θ)는,On the other hand, in the plane perpendicular to the x axis with respect to the polar coordinate system, the radial direction is referred to as the r axis and the arc direction as the θ axis. The air velocity of the air flow field in which the delta blades move relative to each other is positive. The arc direction vortex strength (Ω _θ ) in the vortex core is

와 같이 표현된다.

It is expressed as

이때, 와류 핵 근처에서 원호 방향 와류 세기 중

부분은 거의 영에 가까운바,

부분(지배항, dominant term)이 와류의 원호 방향 세기를 지배한다. 도 1e에 의하면 와류 와해 발생시 와류 핵안에 음의 Ω_θ가 발생함을 알 수 있다.At this time, in the arc direction vortex strength near the vortex core

The part is almost zero,

The dominant term governs the arc direction strength of the vortex. According to FIG. 1E, it can be seen that negative Ω _θ occurs in the vortex core when the vortex breakdown occurs.

따라서, 본 발명은 선행 블레이드에 의하여 생성되어 후행 블레이드에 영향을 미치는 깃단 와류를 와해 내지 세기를 감소시키기 위한 방안으로 와류의 원호 방향 세기(Ω_θ)를 지배하는 지배항(

)이 와류 핵에서 분명히 음의 값을 갖도록 와류 핵 안으로 유체를 분출시키는 것을 특징으로 한다. 즉, 트레일링 에지 측의 시위 방향으로 강제적으로 작동 유체를 분출시켜 와류 핵 안에서의 상기 지배항(

)이 확실히 음의 값을 갖도록 구성되는 와류 와해 발생 분출 유체를 생성함을 특징으로 한다.Accordingly, the present invention provides a control term for governing the arc direction intensity (Ω _θ ) of the vortex as a way to reduce or reduce the turbulence vortex generated by the preceding blade and affecting the trailing blade.

) Ejects fluid into the vortex core so that it is clearly negative in the vortex core. That is, the operating fluid in the demonstration direction on the trailing edge side is forcibly ejected, so that the dominant term in the vortex nucleus (

) Produces a vortex breakthrough jetting fluid that is configured to have a positive value.

이하에서는 본 발명에 따른 로터 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a rotor device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2a에는 본 발명의 일실시예에 따른 로터 장치의 개략적인 평면도가 도시되어 있고, 도 2b에는 본 발명의 일실시예에 대한 개략적인 부분 사시도가 도시되어 있다. 로터 장치(10)는 복수 개의 블레이드(100)와 블레이드(100)를 작동시키기 위한 로터 구동장치(예를 들어, 엔진)(110)가 구비되고, 로터 장치(10)는 압축 펌프(200), 유체 라인(210), 유체 분출구(220) 및 와류 와해 발생기(300)를 구비한다. 로터 구동장치(110)에는 복수 개의 블레이드(100)가 장착 연결된다. 블레이드(100)는 리딩 에지(101)와 트레일링 에지(102)의 사이 길이인 블레이드(100)의 코드 길이는 Lc로 표기된다. 로터(110)의 회전에 따라 블레이드(100)는 리딩 에지 (101)가 마주하는 방향으로 회전 이동하게 된다. 2A shows a schematic plan view of a rotor device according to one embodiment of the invention, and FIG. 2B shows a schematic partial perspective view of one embodiment of the invention. The rotor device 10 includes a plurality of blades 100 and a rotor driving device (for example, an engine) 110 for operating the blades 100, and the rotor device 10 includes a compression pump 200, Fluid line 210, fluid jet 220, and vortex breaker generator 300 are provided. The rotor driving device 110 is mounted with a plurality of blades 100. The cord length of the blade 100, which is the length between the leading edge 101 and the trailing edge 102, is denoted Lc. As the rotor 110 rotates, the blade 100 rotates in the direction in which the leading edge 101 faces.

압축 펌프(200)는 로터 장치(10) 내에 배치되고, 유체 라인(210)은 블레이드(100)의 내부에 배치된다. 압축 펌프(200)의 배출구(201)는 유체 라인(210)의 일단(211)과 연결되는데, 압축 펌프(200)의 배출구(201)와 유체 라인(210)의 일단(211) 사이의 연결 부위를 통한 유체 누설 및 압축 효율 저하를 방지하기 위하여 이들 간의 연결은 기밀 연결되는 것이 바람직하다. 여기서, 압축 펌프(200)에 의하여 압축되어 유체 라인(210)을 따라 유동하는 작동 유체로는 공기와 같은 압축성이 우수한 기체가 선택되는 것이 바람직하다. The compression pump 200 is disposed in the rotor device 10, and the fluid line 210 is disposed inside the blade 100. The outlet 201 of the compression pump 200 is connected to one end 211 of the fluid line 210, and a connection portion between the outlet 201 of the compression pump 200 and one end 211 of the fluid line 210. The connection between them is preferably hermetically connected in order to prevent fluid leakage through and lowering of compression efficiency. Here, as the working fluid compressed by the compression pump 200 and flowing along the fluid line 210, a gas having excellent compressibility, such as air, is selected.

도 2b에서 유체 라인(210)은 블레이드(100) 내부에서 "ㄱ"자 형태로 배치되는 것으로 도시되었으나, 이는 본 발명을 위한 일예로서 본 발명이 이에 국한되지는 않는다. 즉, 유체 라인(210)의 일단(211)과 기밀 연결된 압축 펌프(200)에 의하여 유체 라인(210)을 따라 유동하는 작동 유체와 유체 라인(210) 간의 마찰 내지 충돌로 인한 에너지 손실을 방지하거나 블레이드의 구조 동역학적 고려에 의하여, 유체 라인(210)은 곡선 타입으로 형성될 수도 있다. In FIG. 2B, the fluid line 210 is illustrated as being disposed in a “a” shape inside the blade 100, but the present invention is not limited thereto as an example for the present invention. That is, energy loss due to friction or collision between the working fluid flowing along the fluid line 210 and the fluid line 210 by the compression pump 200 hermetically connected to one end 211 of the fluid line 210 or Due to the structural dynamics of the blade, the fluid line 210 may be formed in a curved type.

유체 라인(210)는 유체 분출구(220)와 연결된다. 즉, 유체 라인(210)의 타단(212)은 유체 분출구(220)의 일단(221)과 연결되어 유체 소통된다. 유체 분출구(220)의 타단(222)은 블레이드(100)의 트레일링 에지(102) 측을 향한다. The fluid line 210 is connected to the fluid outlet 220. That is, the other end 212 of the fluid line 210 is in fluid communication with one end 221 of the fluid outlet 220. The other end 222 of the fluid outlet 220 faces the trailing edge 102 side of the blade 100.

한편, 유체 분출구(220)의 내부에는 와류 와해 발생기(300)가 구비된다. 압축 펌프(200)에 의하여 압축된 작동 유체되는 유체 라인(210)을 따라 유체 분출구(220)를 통하여 블레이드(100)의 트레일링 에지(102) 측을 향하여 배출되는 과정에 서, 유체 분출구(220)의 내부에 배치된 와류 와해 발생기(300)는 배출되는 작동 유체에 와해 와류를 발생시키도록 유속의 형상을 조절한다. 즉, 유체 분출구(220)의 타단(222)을 통하여 배출되는 작동 유체의 유속이 유체 분출구 타단(222)의 중심으로부터 반경 방향으로 멀어질수록 증대되는 형상을 가지도록 한다. On the other hand, the vortex breakdown generator 300 is provided inside the fluid ejection port 220. In the process of being discharged toward the trailing edge 102 side of the blade 100 through the fluid jet port 220 along the fluid line 210 which is the working fluid compressed by the compression pump 200, the fluid jet port 220 Vortex vortex generator 300 disposed inside of the) adjusts the shape of the flow rate to generate vortex vortex to the working fluid discharged. That is, the flow velocity of the working fluid discharged through the other end 222 of the fluid jet port 220 is increased in the radial direction away from the center of the other end of the fluid jet port (222).

도 2b에 도시된 유체 분출구(220)는 원형 파이프 타입으로 구성됨으로써, 대칭 구조를 취함으로써 마찰 손실을 최소화시키는 구조를 취할 수도 있다. 하지만, 이는 본 발명을 설명하기 위한 일예로 본 발명은 유체 분출구의 타단을 통하여 배출되는 작동 유체의 유속 프로파일이 유체 분출구(220)의 중심으로부터 멀어질수록 증대되는 구조를 취하는 범위에서 다양한 구성을 취할 수 있다. 또한, 유체 분출구(220)의 유효 반경(re)은 적절한 크기를 구비하여야 한다. 유체 분출구(220)의 유효 반경(re)이 과도하게 작은 경우 블레이드에 의하여 발생하는 와류를 와해시킬 정도의 세기를 갖는 와류 와해 를 생성하기 어렵고, 과도하게 큰 경우 유체 분출구의 과도한 직경으로 인하여 구조적 문제로 실용화하기 어렵다. 따라서, 유체 분출구(220)의 유효 반경(re)은 블레이드(100)의 시위 길이(Lc)의 3% 내지 7%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 유체 분출구(220)의 유효 반경(re)이 블레이드(100) 시위 길이(Lc)의 5%인 것이 적절하다.The fluid ejection outlet 220 shown in FIG. 2B may be configured in a circular pipe type, thereby taking a structure that minimizes frictional loss by taking a symmetrical structure. However, this is one example for explaining the present invention, the present invention takes a variety of configurations in a range that takes a structure in which the flow velocity profile of the working fluid discharged through the other end of the fluid outlet is increased from the center of the fluid outlet (220) Can be. In addition, the effective radius (re) of the fluid ejection outlet 220 should have a suitable size. If the effective radius re of the fluid outlet 220 is excessively small, it is difficult to generate a vortex vortex having an intensity sufficient to dissolve the vortex generated by the blade, and if it is excessively large, the structural problem is caused by the excessive diameter of the fluid outlet. It is difficult to put into practical use. Therefore, the effective radius re of the fluid jet 220 is preferably 3% to 7% of the protest length Lc of the blade 100, more preferably the effective radius re of the fluid jet 220. It is appropriate that this blade 100 is 5% of the demonstration length Lc.

도 3a에는 본 발명에 따른 와류 와해 발생기(300)의 일예가 도시되는데, 여기서 구성의 설명을 용이하게 하도록 유체 분출구(220)의 상반부는 도시를 생략하였고, 화살표는 유체 분출구(220)를 관류하는 작동 유체의 유동 방향을 나타낸다. 와류 와해 발생기(300)는 하나 이상의 와류 와해 발생기 장착부(310)와 와와류 와 해 발생기 본체부(320)를 구비한다. 와류 와해 발생기 장착부(310)는 일단이 유체 분출구(220)의 내측면에 장착되고, 타단은 와류 와해 발생기 본체부(320)의 외주면에 장착된다. 도 3a에서 와류 와해 발생기 장착부(310)는 두 개가 구비되는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 와류 와해 발생기 본체부(320)의 보다 확고하고 안정적인 구조를 이루도록 다수 개의 와류 와해 발생기 장착부(310)가 유체 분출구(220)의 내부에 장착되는 구조를 취할 수도 있다. 한편, 와류 와해 발생기 본체부(320)의 장착은 유체 분출구(220)를 통하여 배출되는 작동 유체의 유동을 균일화시키기 위하여 작동 유체의 배출 방향에 수직한 평면에 대하여 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다. 3A shows an example of the vortex breaker generator 300 according to the present invention, in which an upper half of the fluid outlet 220 is omitted to facilitate the explanation of the configuration, and an arrow indicates the flow through the fluid outlet 220. Indicates the flow direction of the working fluid. Vortex vortex generator 300 has one or more vortex vortex generator mounting portion 310 and the vortex vortex generator main body 320. One end of the vortex breaker generator mounting portion 310 is mounted to the inner surface of the fluid jet port 220, and the other end is mounted to the outer circumferential surface of the vortex breaker generator body 320. In FIG. 3A, two vortex breaker generator mounting portions 310 are illustrated as being provided, but the configuration of the present invention is not limited thereto. That is, a plurality of vortex vortex generator mounting portions 310 may be mounted inside the fluid ejection port 220 to achieve a more stable and stable structure of the vortex vortex generator main body 320. On the other hand, the vortex breaker generator body 320 is mounted symmetrically with respect to the plane perpendicular to the discharge direction of the working fluid in order to equalize the flow of the working fluid discharged through the fluid ejection port 220.

와류 와해 발생기 본체부(320)는 와류 와해 발생기 장착부(310)를 통하여 유체 분출구(220)의 내부에 장착된다. 와류 와해 발생기 본체부(320)는 원뿔 형상으로 구비된다. 와류 와해 발생기 본체부(320)의 선단부는 유체 분출구(220)의 상류를 향하고, 와류 와해 발생기 본체부(320)의 후단부는 유체 분출구(220)의 하류를 향하도록 배치된다. 와류 와해 발생기 본체부(320)의 중심은 유체 분출구(220)의 중심과 일치하는 것이 바람직하다. 도 3b에는 와류 와해 발생기(300)의 와류 와해 발생기 본체부(320)가 장착된 상태의 유체 분출구(220)에 대한 개략적인 단면도가 도시되어 있고, 우측에는 유체 분출구(220)의 타단(222)을 통하여 배출되는 작동 유체의 유속

을 나타내는 유속 프로파일이 도시된다. 도 3b의 유속 프로파일에 도시된 바와 같이, 유체 분출구(220)의 타단(222)의 중심으로부터 반경 방향 으로 멀어질수록 증대되는 뉘어진 U자형의 프로파일을 구비한다. 즉, 유체 분출구(220)를 통하여 작동 유체가 배치되는 방향을 x'축, 유체 분출구(220)의 중심으로부터 방사상 방향을 r축이라고 할 때, 유체 분출구(220)를 통하여 배출되는 작동 유체의 유속

에 대한

은 양의 값을 가지게 된다. 그러므로, 유체 분출구(220)에서의

의 성분은 거의 영에 가깝다고 할 때, 유체 분출구(220)를 통하여 분출되는 작동 유체에 의하여 발생하며 The vortex breaker generator main body 320 is mounted inside the fluid jet port 220 through the vortex breaker generator mounting unit 310. Vortex breakdown generator body 320 is provided in a conical shape. The distal end of the vortex breaker main body 320 is disposed upstream of the fluid jet port 220, and the rear end of the vortex breaker generator main body 320 is disposed downstream of the fluid jet port 220. It is preferable that the center of the vortex breaker generator main body 320 coincides with the center of the fluid jet port 220. 3B is a schematic cross-sectional view of the fluid jet port 220 in which the vortex rupture generator main body 320 of the vortex rupture generator 300 is mounted, and the other end 222 of the fluid jet port 220 is shown on the right side. Flow rate of working fluid discharged through

Flow velocity profile is shown. As shown in the flow velocity profile of FIG. 3B, it has a divided U-shaped profile that increases in the radial direction away from the center of the other end 222 of the fluid outlet 220. That is, when the direction in which the working fluid is disposed through the fluid ejection port 220 is referred to as the x 'axis and the radial direction from the center of the fluid ejection port 220 as the r axis, the flow velocity of the working fluid discharged through the fluid ejection port 220 is measured.

For

Has a positive value. Therefore, at the fluid outlet 220

When the component of is nearly zero, it is caused by the working fluid ejected through the fluid outlet 220

와 같이 표현되는 와해 와류의 원호 방향 세기 성분은 음의 값을 가지게 된다. 따라서, 블레이드(100, 도 2b 참조)의 외측에서 발생한 와류의 세기는, 유체 분출구(220)를 통하여 분출되는 작동 유체에 의한 원호 방향의 음의 와류 와해 발생에 의하여 깃단 와류의 와해 내지 세기의 현저한 감소가 예측됨을 알 수 있다.

The arc component of the arc direction of the vortex, which is expressed as follows, has a negative value. Therefore, the strength of the vortices generated outside the blade 100 (see FIG. 2B) is marked by the significant vortices of the turbulent vortices due to the negative vortices in the arc direction caused by the working fluid ejected through the fluid ejection port 220. It can be seen that a decrease is expected.

한편, 도 3a에 도시된 강체 형상의 와류 와해 발생기는 본 발명의 일예로서, 본 발명에 따른 와류 와해 발생기는 유체 분출구에서

이 양의 값을 가지는 범위에서 다양한 구조를 취할 수 있다. 즉, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 일단이 유체 분출구(220)의 내측면에 장착되는 하나 이상의 와류 와해 발생기 장착부(310a)와, 와류 와해 발생기 장착부(310a)의 타단과 연결되는 와류 와해 발생기 본체부(320a)를 구비한다. 와류 와해 발생기 본체부(320a)는 도 4a에 도시된 바와 같이 와류 발생기 본체부(310a)는 중공 타입으로서 유체 분출구(220)의 상류를 향한 일단(323a)이 폐쇄되고 유체 분출구(220)의 하류를 향한 타단(324a)이 개방된다. 또한, 와류 와해 발생기 본체부(320a)의 외주면에는 둘 이상의 순환 관통구(322a)가 구비된다. 따라서 도 4b에 점선으로 표시된 바와 같이, 유체 분출구(220) 내에서 유동하되, 와류 와해 발생기 본체부(310a)의 타단(324a)에서 일부는 와류 와해 발생기 본체부(310a)의 내부로 유동하여 순환 관통구(322a)를 통하여 순환하는 구조를 취함으로써, 도 4b의 우측에 도시된 바와 같이 양의

값을 가지는 유속 프로파일을 얻을 수 있다.On the other hand, the vortex breakdown generator of the rigid shape shown in Figure 3a is an example of the present invention, the vortex breakdown generator according to the present invention in the fluid outlet

Various structures can be taken in the range having this positive value. That is, as shown in FIGS. 4A and 4B, one or more vortex breaker generator mounting portions 310a, one end of which is mounted on the inner surface of the fluid ejection outlet 220, and a vortex connected to the other end of the vortex breaker generator mounting portion 310a. A breakdown generator body 320a is provided. As shown in FIG. 4A, the vortex vortex generator main body 320a has a hollow type, and the one end 323a facing the upstream of the fluid jet 220 is closed and is downstream of the fluid jet 220 as shown in FIG. The other end 324a is opened toward. In addition, two or more circulation through holes 322a are provided on the outer circumferential surface of the vortex breaker generator main body 320a. Therefore, as indicated by the dotted line in FIG. 4B, the fluid flows in the fluid outlet 220, but at the other end 324a of the vortex breaker generator body 310a, a part flows into the vortex breaker generator body 310a and circulates. By taking a structure that circulates through the through hole 322a, it is positive as shown on the right side of FIG. 4B.

A flow velocity profile with a value can be obtained.

상기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 일예들로, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 유체 분출구는 원형 파이프 타입 이외에도 사각 덕트 타입으로 구성될 수도 있는 등, 압축 펌프, 유체 라인, 유체 분출구 및 와류 와해 발생기를 구비하고 유체 분출구의 타단에서 유체 분출구의 중심으로부터 멀어질수록 유속이 증대되는 유속 프로파일을 구비하는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.The above embodiments are examples for describing the present invention, but the present invention is not limited thereto. That is, the fluid ejection port may be configured as a square duct type in addition to the circular pipe type, and includes a compression pump, a fluid line, a fluid ejection port, and a vortex rupture generator, and the flow velocity increases as the fluid ejection port is moved away from the center of the fluid ejection port at the other end. Various modifications are possible in the range having the flow velocity profile to be.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 로터 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다. The rotor device according to the present invention having the configuration as described above has the following effects.

본 발명에 따른 로터 장치는 로터에 의하여 회전 운동하는 블레이드에, 트레일링 에지 측을 향한 유체 분출구를 통하여 작동 유체를 배출시키되, 유체 분출구 의 중심으로부터 내측면을 향하여 멀어질수록 유속의 크기가 증대되는 유속 프로파일을 갖도록 하는 와류 와해 발생기를 장착시킴으로써 유체 분출기를 통한 특정 유속 프로파일의 분출 유체가 블레이드 외측에 형성된 와류를 와해 내지 세기를 현저하게 줄임으로써, 블레이드-와류 상호작용으로 인한 블레이드 소음을 현저하게 저감시킬 수 있다.The rotor device according to the present invention discharges the working fluid to the blade that rotates by the rotor through the fluid jet toward the trailing edge side, the magnitude of the flow rate increases as the distance away from the center of the fluid jet toward the inner surface Equipped with a vortex vortex generator to have a flow velocity profile, the ejection fluid of a particular flow profile through the fluid ejector significantly reduces the break-up and strength of vortices formed outside the blade, thereby significantly reducing blade noise due to blade-vortex interactions. You can.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims

In a rotor device having a plurality of blades,

A compression pump disposed inside the rotor device;

A fluid line, one end in fluid communication with the compression pump, disposed in the blade;

A fluid outlet at one end in fluid communication with the other end of the fluid line, the other end being open toward the trailing edge of the blade;

And a vortex vortex generator for increasing the flow velocity of the working fluid discharged from the compression pump in a radial direction away from the center of the other end of the fluid ejection port and mounted inside the fluid ejection port. Rotor device.

The method of claim 1,

Wherein said fluid outlet is of a circular pipe type and said radius of said fluid outlet is between 3% and 7% of the length of the demonstration, which is the length of the wing width from the blade to the leading edge and trailing edge.

The method of claim 1,

The vortex breakdown generator is:

One or more vortex breaker generator mounts, one end of which is mounted to an inner surface of the fluid ejection port,

And a vortex rupture generator main body portion connected to the other end of the vortex rupture generator mounting portion, the cross-sectional area of which is increased toward the downstream of the fluid ejection port.

The method of claim 1,

The vortex breakdown generator is:

One or more vortex breaker generator mounts, one end of which is mounted to an inner surface of the fluid ejection port;

The rotor device is connected to the other end of the vortex breaker generator mounting portion, and provided with two or more circulation through-holes on the outer side and a hollow vortex vortex generator body portion of which one end toward the upstream of the fluid ejection port is closed.

The method of claim 4, wherein

And the two or more circulation through holes are symmetrically arranged with respect to the central axis of the vortex breaker generator body.