반류계수 (Wake Fraction)
쉽게 풀면
프로펠러가 실제로 만나는 물의 속도가 배 속도보다 얼마나 느린지를 비율로 나타낸 것이다.
왜 중요한가
반류계수는 프로펠러가 실제로 만나는 유입 속도를 결정하므로, 프로펠러 설계점의 전진비를 정하고 준추진효율을 계산하는 데 필수 입력값입니다. 실무에서는 모형시험에서 얻은 반류계수를 실선으로 환산할 때 경계층 두께 차이 때문에 보정이 필요하며, 이 보정이 부정확하면 프로펠러가 설계 회전수에서 설계 출력을 내지 못하는 문제가 시운전에서 드러납니다. 반류계수가 클수록 프로펠러가 실제로 만나는 유속이 느려져 같은 추력을 내는 데 필요한 회전에너지가 줄어드는 효과(선체효율 상승)가 있어, 무조건 나쁜 값이 아니라는 점이 실무에서 자주 오해된다. 반면 반류가 크다는 것은 선체가 물을 그만큼 많이 끌고 간다는 뜻이므로 선체 자체의 저항이 커진다는 신호이기도 해, 반류계수 하나만으로 좋고 나쁨을 단정할 수 없다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
반류계수를 반영하여 프로펠러의 유효 전진비를 계산하고 이에 맞는 최적 피치를 설계한다.
선체 형상이 프로펠러가 실제로 마주하는 유입속도에 직접 영향을 준다는 것을 보여줍니다.
조금 더 깊게 보면
반류는 프로펠러 면 전체에서 균일하지 않고 선체 상부 쪽이 느리며 원주 방향으로 크게 변하므로, 평균값인 반류계수 하나로 프로펠러를 설계하면 날개가 회전하며 받는 하중 변동, 즉 프로펠러 기진력과 캐비테이션을 놓치게 됩니다. 또한 반류계수는 선체 조도와 흘수에 따라 변하므로 밸러스트와 만재 상태의 값이 다르며, 반류가 크다는 것은 선체가 물을 끌고 간다는 뜻이면서 동시에 프로펠러가 그 에너지를 일부 회수할 수 있다는 뜻이기도 합니다. 반류는 프로펠러 면 전체에서 균일하지 않고 선체 상부 쪽이 느리며 원주 방향으로 크게 변하므로, 평균값인 반류계수 하나로 프로펠러를 설계하면 날개가 회전하며 받는 하중 변동을 놓치게 된다. 또한 반류계수는 선체 조도와 흘수에 따라 변하므로 밸러스트와 만재 상태의 값이 서로 다르다.
주의할 점
반류계수는 선미 형상과 부가물 배치에 따라 크게 달라지므로 선형 변경시 반드시 재산정해야 한다.