DOI QR코드

DOI QR Code

3차원 저속 압축성 유동 해석을 위한 국소 예조건화 기법 적용 연구

Application of A Local Preconditioning Method for 3-D Compressible Low Mach Number Flows

  • 유일용 (인하대학교 항공공학과 대학원) ;
  • 진민석 (인하대학교 항공공학과 대학원) ;
  • 곽인근 (인하대학교 항공공학과 대학원) ;
  • 이승수 (인하대학교 기계공학부 항공우주공학전공)
  • 발행 : 2008.10.04

초록

압축성 유동장 해석을 위해 개발된 전산유체역학 프로그램의 응용범위를 확장하여 비압축성 유동장을 해석하고자 할 경우 해의 수렴성에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 수렴성 저하 문제는 지배방정식의 수학적 특성에 기인하며 예조건화 방법을 이용하면 지배방정식의 큰 수정 없이 해결할 수 있다. 본 논문은 예조건화 기법을 적용한 압축성 유동해석 프로그램을 개발하여 수렴성의 문제없이 저속의 비압축성 유동장 해석의 적용에 관한 내용을 다루고 있다. 개발된 프로그램의 정확성과 수렴특성을 확인하기 위해 정상상태의 비점성 및 층류 그리고 난류 문제에 대하여 해석하였으며 이를 실험치와 비압축성 계산치와 비교하였다

Euler codes or Navier-Stokes codes for compressible flows suffer severe degradation in convergence as Mach number approaches zero. The convergence problem arose from the wide disparity in characteristic speeds can be solved using preconditioning methods without large modifications. In this paper, a preconditioned RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) solver is developed for analysis of low Mach number flows. In order to validate the method, computational examples are chosen and the results are compared with the experimental data and the existing computed results showing a good accuracy and convergence characteristics for steady inviscid, laminar and turbulent flows at low Mach number.

키워드

참고문헌

  1. Weiss, J.M., and Smith, W.A., 'Preconditioning Applied to Variable and Constant Density Flows', AIAA Journal, Vol. 33, No. 11, 1995, pp. 2050-2057 https://doi.org/10.2514/3.12946
  2. S. Venkateswaran and C. L. Merkle, 'Analysis of Preconditioning Methods for the Euler and Navier-Stokes Equations', Von Karman Institute Lecture Series March 12, 1999
  3. Roe, R.L., 'Approximate Riemann Solvers, Parameter Vectors and Difference Schemes', J. of Comp. Physics, Vol. 43, 1981
  4. 류세현, 이승수, 김범수, '저속 압축성 유동에 대한 국소 예조건화 기법 적용연구', 한국군사과학기술학회, 제9권 2호, 2006, pp. 152-160
  5. Loving, D.L, and Estabrooks, B.B., 'Anlaysis of Pressure Distribution of Wing-fuselage Configuration Having a Wing of $45^\circ$ Sweepback, Aspect Ratio 4, Taper Ratio 0.6, and NACA 65A006 Airfoil Section', NACA RM L51F07, 1951
  6. Ashby, D.L, Dudley, M.R., Lguchi, S.K., Browne, L., and Katz, J., 'Potential Flow Theory and Operation Guide for the Panel Code PMARC', NASA TM 102851, 1991
  7. Humphrey, J.A.C., Taylor, A.M.K., and Whitelaw, J.H. ,'Laminar Flow in a Square Duct of Strong Curvature', Journal of Fluid Mechanics, Vol. 83, Part 3, 1977, pp. 509-527 https://doi.org/10.1017/S0022112077001311
  8. White, F.M. Viscous Fluid Flow, 2nd ed., McGraw-Hill, 1991
  9. Lee, S., 'Acceleration of Iterative Algorithms for Euler and Navier-Stokes Equations', Ph.D Thesis, The Pennsylvania State University, 1990
  10. Kim WJ, Partel V., 'Origin and Decay of Longitudinal Vortices in Developing Flow in a Curved Rectangular Duct', Journal of Fluids Engineering, Vol. 116. pp. 45-52, 1994 https://doi.org/10.1115/1.2910240
  11. Raisee, M., Alemi, H. and Iacovides, H., 'Prediction of Developing Turbulent Flow in $90^\circ$-curved Ducts using Linear and Non-linear low-Re $k-\varepsilon$ models', International Journal for Numerical methods in fluids, Vol. 51, 2006, pp. 1379-1405 https://doi.org/10.1002/fld.1169

피인용 문헌

  1. Development of Laser Welding Technology for Commercial Vehicle Oil Pressure Sensor vol.30, pp.4, 2012, https://doi.org/10.5781/KWJS.2012.30.4.328