Numerical Simulation of Incompressible Laminar Flow around a Propeller Using the Multigrid Technique

멀티그리드 방법을 이용한 프로펠러 주위의 비압축성 층류유동 계산

An iterative time marching procedure for solving incompressible viscous flows has been applied to the flow around a propeller. This procedure solves three-dimensional Navier-Stokes equations on a moving, body-fitted, non-orthogonal grid using first-order accurate scheme for the time deivatives and second-and third-order accurate schemes for the spatial derivatives. To accelerate iterative process, a multigrid technique has been applied. This procedure is suitable for efficient execution on the current generation of vector or massively parallel computer architectures. Generally good agreement with published experimental and numerical data has been obtained. It was also found that the multigrid technique was efficient in reducing the CPU time needed for the simulation and improved the solution quality.

프로펠러 주위의 비압축성 점성유동을 해석하기 위해 멀티그리드 방법을 이용한 Iterative time marching 방법이 적용되었다. 이 방법은 3차원 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 움직이는 비직교 일반 좌표계상에서 풀고 있으며, 시간에 대해서는 1차의 정확도 그리고 공간에 대해서는 2차 또는 3차의 정확도를 가지고 있으며 반복계산의 수렴속도를 가속시키기 위해서 멀티그리드방법을 사용하였다. 또한 본 방법은 Vector나 Parallel컴퓨터에 적용이 매우 간편하다는 장점을 가지고 있다. 본 연구 결과와 실험치 혹은 다른 연구자의 계산 결과와 일반적으로 잘 일치하고 있으며, 멀티그리드 방법은 수렴에 필요한 CPU시간을 단축시키고 해의 정확도도 개선함을 보여주었다.