개선된 박리 모델을 이용한 원통 주위 유동장 계산

Calculation of the mean flow past circular cylinders using an improved separation model

본 연구에서는 이러한 경험적인면이 최소화되고 물리적 의미가 부여된 후류모 델을 제시하여 일반적인 형상에 대한 계산에 앞서 Celik등의 경우와 같이 원통 주위유 동장을 먼저 다루어 보고자 한다. 다른 방법들과는 달리 후류면의 길이를 조절하지 않고 후류면에서의 와도분포를 점차 감소시켜 후류영향이 자연적으로 감소되게 하였는 데, 이는 물체에서 떨어져 나간 와류(vortex)가 확산에 의해 점차 소멸해가는 점을 모 델링한 것이다. 본 계산은 경계층배제두께의 영향을 무시하고 후류모델에 필요한 박 리점은 실험치를 사용하여 수행하였다. 박리점의 예측은 기존의 경계층해법을 도입 하면 쉽게 해결할 수 있어 큰 문제가 아니라고 생각하며 다만 배제두께 영향은 Reyno- lds수에 따라 계산 결과에 다소 영향을 미칠 수 있게 되는데 이는 뒤에 다시 다루기로 한다.

A new improved inviscid separation model to calculate the mean flow past circular cylinders is proposed. The wake region is modeled by a pair of vortex sheets which emerge from the separation points and are allowed to move freely with the local stream. The vortex strength assumes a constant value for some initial distance which is related to the pressure drag and gradually decreases to zero as the sheet moves farther away from the body. This vorticity distribution automatically takes care of the length parameter which has been one of the deficiencies in the existing models. The procedure is tested against various experimental data and the agreement is quite good for both sub and super-critical regimes. The comparison with an existing model is also given.