본 연구는 익형 받음각 변화가 익형 장애물이 있는 무밸브 압전 펌프의 출력 성능에 미치는 영향을 탐구하는 것을 목적으로 한다. 대칭형 및 비대칭형 익형을 유동관 내에 배치하여 0°, 5°, 10°, 15°의 서로 다른 받음각을 가진 익형 장애물이 있는 무밸브 압전 펌프를 설계하고 출력 유량과 배압에 대한 실험 테스트를 수행하였다. 동시에 COMSOL 소프트웨어를 활용하여 익형 장애물이 포함된 유동관의 내부 유동장을 시뮬레이션하고 소용돌이 구조 및 에너지 소산 특성을 분석하였다. 실험 결과, 미국 국가항공자문위원회(National Advisory Committee for Aeronautics, NACA) 0015형 익형 장애물이 장착된 무밸브 압전 펌프는 0° 받음각에서 가장 우수한 출력 성능을 보였으며 최대 유량은 235.56 ml/min, 최대 배압은 842.8 Pa에 달하였다. 받음각이 커질수록 압전 펌프의 출력 성능은 점차 감소하였다. 유동장 시뮬레이션 결과, 유체가 익형을 역류할 때 유동장 내 소용돌이 크기는 정류 흐름 시 소용돌이보다 크고, NACA63-412 익형 주변의 소용돌이는 더 조밀하고 크기가 컸다. 받음각이 증가함에 따라 유동장 내 소용돌이 구조는 집합 및 증가하는 경향을 보였으며 소용돌이 강도도 증가하여 에너지 소산이 심화되었다. 연구 결과 익형 받음각이 압전 펌프의 출력 성능에 유의한 영향을 미치며 받음각 증가가 유동장 에너지 소산을 심화시켜 펌프 출력 성능을 저하시킨다는 것을 밝혔다. 본 연구는 고성능 무밸브 압전 펌프 설계 및 최적화에 새로운 아이디어와 이론적 근거를 제공한다.

압전 펌프;익형 장애물;에너지 소산;소용돌이 인식