한국항공우주학회지 (Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences)

  • 제33권6호
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  • Pages.15-20
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  • 2005
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  • 1225-1348(pISSN)
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  • 2287-6871(eISSN)
한국항공우주학회 (The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences)
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타원형 실린더 주위의 비정상 유동 해석

Unsteady Flow Analysis around an Elliptic Cylinder

  • 임영택 (한국항공대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 박영빈 (한국항공대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 김문상 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부)
  • 발행 : 2005.06.01
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초록

타원형 실린더 주위를 흐르는 비정상 점성 유동을 해석하기 위해서 SIMPLER 방법을 사용한 이차원 비압축성 나비어-스??스 유동 해석 프로그램을 개발하였다. 실린더 직경에 대한 두께의 비가 0.6, 0.8, 1.0, 1.2인 실린더 주위의 점성 흐름을 레이놀즈 수 200, 400, 1000인 조건에서 해석하였다. 본 논문은 실린더 두께와 레이놀즈 수가 실린더에 작용하는 양력 및 항력에 미치는 영향을 파악하는데 주 관심을 두었다. 개발된 해석 프로그램의 검증을 위해서 가용한 실험 자료와 수치 해석 자료가 개발된 해석 프로그램의 수치 결과와 비교되었으며, 잘 일치하는 경향을 보여주었다. 본 연구를 통해서 실린더 두께와 레이놀즈수가 항력과 양력의 진동 주기뿐만 아니라 크기나 진폭에 큰 영향을 미치게 됨을 알 수 있었다.

Two-dimensional incompressible Navier-Stokes flow solver is developed using SIMPLER method to study the unsteady viscous flow physics over two-dimensional ellipses. Unsteady viscous flows over various thickness-to-chord ratios of 0.6, 0.8, 1.0, and 1.2 elliptic cylinders are simulated at different Reynolds numbers of 200, 400, and 1,000. This study is focused on the understanding the effects of Reynolds number and elliptic cylinder thickness on the drag and lift forces. The present numerical solutions are compared with available experimental and numerical results and show a good agreement. Through this study, it is observed that the Reynolds number and the cylinder thickness affect not only the frequency of the force oscillations but also the mean values and the amplitudes of the total drag and lift forces significantly.

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참고문헌

  1. Jordan, S. K. and Fromm, J. E., 'Osicllatorv Drag, Lift, and Torque on a Circular Cylinder in a Uniform Flow', Physics of Fluids, vol. 15, No. 3, 1972, pp. 371-376 https://doi.org/10.1063/1.1693918
  2. Blackburn, H. M. and Henderson, R. D., 'A Study of Two-Dimensional Flow Past an Oscillating Cylinder', Journal of Fluid Mechanics, vol. 385, 1999, pp. 255-286 https://doi.org/10.1017/S0022112099004309
  3. Manazari, M. T., 'A Time-accurate Finite Element Algorithm for Incompressible Flow Problems', International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, Vol. 13, No. 2, 2003, pp. 158-177 https://doi.org/10.1108/09615530310459324
  4. Linnick, M. N. and Fasel, H. F., 'A High-Order Immersed Boundary Method for Unsteady Incompressible Flow Calculations', AIAA Paper 2003-1124, 2003
  5. 박진호, 이덕주, '이차원 정상, 비정상유동장에서 렌덤와류법의 수치적 검증', 한국항공우주학회지, 제 26권, 제 1호, 1998, pp. 1-10
  6. Kang, S. and Choi, H., 'Laminar Flow Past a Rotating Circular Cylinder', Physics of Fluids, vol. 11, No. 11, 1999, pp. 3312-3321 https://doi.org/10.1063/1.870190
  7. Ota, T., Nishiyama, H., and Taoka, Y., 'Flow Around an Elliptic Cylinder in the Critical Reynolds Number Regime', Journal of Fluids Engineering, vol. 109, 1987, pp. 149-155 https://doi.org/10.1115/1.3242635
  8. Nair, M. T. and Sengupta, T. K., 'Onset of Asymmetry: Flow Past Circular and Elliptic Cylinders', International Journal for Numerical Methods in Fluids, vol. 23, 1996, pp. 1327-1345 https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0363(19961230)23:12<1327::AID-FLD476>3.0.CO;2-Q
  9. Patel, V. A., 'Flow Around the Impulsively Started Elliptic Cylinder at Various Angles of Attack', Computers and Fluids, vol. 9, No. 4, 1981, pp. 435-462 https://doi.org/10.1016/0045-7930(81)90014-1
  10. Chou, M. H. and Huang, W., 'Numerical Study of High-Reynolds-Number Flow Past a Bluff Object', International Journal for Numerical Methods in Fluids, vol. 23, 1996, pp. 711-732 https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0363(19961015)23:7<711::AID-FLD445>3.0.CO;2-P
  11. Badr, H. M., Dennis, S. C. R., and Kocabiyik, S., 'Numerical Simulation of the Unsteady Flow Over an Elliptic Cylinderat Different Orientations', International Journal for Numerical Methods in Fluids, vol. 37, 2001, pp. 905-931 https://doi.org/10.1002/fld.196
  12. Nair, M. T. and Sengupta, T. K., 'Unsteady Flow Past Elliptic Cylinders', Journal of Fluids and Structures, vol.11, 1997, pp. 555-595 https://doi.org/10.1006/jfls.1997.0095
  13. D' Alessio, S.J.D., Dennis, S.C.R., and Nguyen, P., 'Unsteady Viscous Flow Past an Impulsively Started Oscillatiing and Translating Elliptic Cylinder', Journal of Engineering Mathematics, vol.35, 1999, pp. 339-357 https://doi.org/10.1023/A:1004443422805
  14. Linnick, M, N. and Fasel, H. F., 'A High-Order Immersed Boundary Method for Unsteady Incompressible Flow Calculations', AIAA Paper 2003-1124, 2003
  15. Berger, E. and Wille, R., 'Periodic Flow Phenomena', Ann. Rev. Fluid Mech., vol. 4, 1972, pp. 313-340 https://doi.org/10.1146/annurev.fl.04.010172.001525
  16. Mittal. R. and Balachandar, S., 'Direct Numerical Simulation of Flow Past Elliptic Cylinders', Journal of Computational Physics, vol. 124, 1996, pp. 351-367 https://doi.org/10.1006/jcph.1996.0065