• 제목/요약/키워드: 2차원 유체유동

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세장비 변화에 따른 3차원 공동 주위의 난류유동 및 음향 특성에 관한 수치적 연구 (NUMERICAL ANALYSIS FOR TURBULENT FLOW OVER A THREE DIMENSIONAL CAVITY WITH LARGE ASPECT RATION)

  • 문바울;김재소
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2009년 추계학술대회논문집
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    • pp.13-18
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    • 2009
  • Flight vehicles such as wheel wells and bomb bays have many cavities. The flow around a cavity is characterized as an unsteady flow because of the formation and dissipation of vortices brought about by the interaction between the free stream shear layer and the internal flow of the cavity. The resonance phenomena can damage the structures around the cavity and negatively affect the aerodynamic performance and stability of the vehicle. In this study, a numerical analysis was performed for the cavity flows using the unsteady compressible three-dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equation with Wilcox's turbulence model. The Message Passing Interface (MPI) parallelized code was used for the calculations by PC-cluster. The cavity has aspect ratios (L/D) of 2.5 ~ 7.5 with width ratios (W/D) of 2 ~ 4. The Mach and Reynolds numbers are 0.4 ~ 0.6 and $1.6{\times}106$, respectively. The occurrence of oscillation is observed in the "shear layer and transient mode" with a feedback mechanism. Based on the Sound Pressure Level (SPL) analysis of the pressure variation at the cavity trailing edge, the dominant frequencies are analyzed and compared with the results of Rossiter's formula. The dominant frequencies are very similar to the result of Rossiter's formula and other experimental data in the low aspect ratio cavity (L/D = ~ 4.5). In the large aspect ratio cavity, however, there are other low dominant frequencies due to the leading edge shear layer with the dominant frequencies of the feedback mechanism. The characteristics of the acoustic wave propagation are analyzed using the Correlation of Pressure Distribution (CPD).

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조류발전용 수직축 터빈 주위의 비정상 유동 수치해석 (A Numerical Study of Unsteady Flow around a Vertical Axis Turbine for Tidal Current Energy Conversion)

  • 정현주;이신형;송무석;현범수
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.9-14
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    • 2009
  • 2차원 비정상의 RANS 방정식을 이용하여 피치가 고정된 3개 혹은 4개의 날개(hydrofoil)를 가지는 조류발전용 수직축 터빈주위의 비정상 유동장 해석을 수행하였다. 상용수치해석코드인 Fluent를 이용하여, 균일류에 놓인 $NACA65_3$-018날개에 대하여 받음각(angle of attack)의 변화를 주며 계산되는 유체력을 실험값과 비교하였고, 이를 바탕으로 대표적인 수직축 조류발전 터빈의 특성을 2차원적으로 고찰하였다. 사용된 수치해법은 대상 유동을 효과적으로 모사할 수 있음을 확인 하였고, 터빈의 최적 효율은 날개수 및 유속 대비 회전수 등의 적절한 조합으로 실현 될 수 있음을 파악하였다.

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1단 축류압축기 내부 유동의 2차원 비점성 해석 (2-D Inviscid Analysis of Flow in One Stage of Axial Compressor)

  • 김현일;박준영;백제현;정희택
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.38-46
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    • 2000
  • It has been indicated that the rotor/stator interaction has distinct causes of unsteadiness, such as the viscous vortex shedding, wake/stator interaction and potential rotor/stator interaction. In this paper, the mechanism of unsteady potential interaction in one stage axial compressor is numerically investigated for blade row ratio 1:1 and 2:3 at design point and for blade row ratio 2:3 at off-design point in two-dimensional view point. The numerical technique used is the upwind scheme of Van-Leer's Flux Vector Splitting(FVS) and Cubic spline interpolation is applied on zonal interface. In this study the flow unsteadiness due to potential interaction are found to be larger in blade row ratio 2:3 than in 1:1. The total pressure rise in blade row ratio 2:3 is closer to the real value in design point than that in 1:1. The change of unsteady pressure amplitude according to the variation of stator exit pressure is very small.

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유동함수-와도 관계를 이용한 격자볼츠만 방법에서의 격자 세밀화 모델 (Grid Refinement Model in Lattice Boltzmann Method for Stream Function-Vorticity Formulations)

  • 신명섭
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제39권5호
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    • pp.415-423
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    • 2015
  • 본 연구에서는 2차원 비압축성 유체 유동을 해석하기 위하여 격자 세밀화 모델을 적용한 격자볼츠만 방법(LBM)을 수치적으로 연구하였다. 일반적으로 유동해석에서 충분한 정확도를 얻기 위해서는 관심 있는 영역에서 격자가 세밀하게 구성되어야 한다. 그래서 본 연구에서는 유동함수-와도 공식을 적용한 LBM에 격자 세밀화 모델을 적용하여 유동해석을 수행하였다. 공동형상 유동에서의 기존의 신뢰성 있는 유동장 결과와의 비교를 통해 본 연구의 격자 세밀화 모델을 적용한 격자볼츠만 방법의 신뢰성과 유용성을 검토하였다.

초음속 그리드핀 3차원 유동해석을 통한 단위 그리드핀 개념의 타당성 연구 (Validity of the Concept of the Unit Grid Fin by 3-D Calculation of Supersonic Grid Fin Flows)

  • 이형진;고상호;강태곤;이열
    • 한국항공우주학회지
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    • 제49권8호
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    • pp.609-615
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    • 2021
  • SpaceX Falcon 9에 탑재된 초음속 그리드핀 유동 특성에 관한 3차원 수치해석이 수행되었다. 3차원 수치해석 결과를 기준으로 관련 수치해석 과정의 단순화와 효율성 향상을 위하여 과거 도입된 단위 그리드핀 접근의 타당성이 평가되었다. 아울러 마하수 2.8 초음속 비행조건에서 다양한 받음각을 갖는 SpaceX Falcon 9 그리드핀의 공력특성이 평가되었다.

2차원 초음속 노즐의 과대팽창 유동 특성 (Flow Characteristics of 2 Dimensional Supersonic Nozzle in Overexpanded Conditions)

  • 김성돈;정인석;최정열
    • 한국추진공학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.1-7
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    • 2002
  • 추진기관은 노즐을 통해 추력을 발생하며 축소-확대 형상의 초음속 노즐에서는 노즐의 설계 팽창비가 내부 유동의 전압력과 배압의 압력비보다 매우 클 때 충격파의 발생과 함께 경계층 박리를 유발한다. 노즐 내부에서의 충격파 발생과 유동의 박리는 주어진 유동의 압력비에 가장 적합한 노즐형상을 구현하는 것으로 실제의 구조적 노즐의 형상보다 짧은 노즐에서 나타나는 유동과 같은 현상을 보인다. 수치 해석적 방법으로 고정된 형상의 2차원 노즐 내부의 충격파와 경계층 박리 현상에 관한 연구를 수행하였고 Hunter가 행한 실험적 연구와 비교하였다. 수치해석은 TVD 기법을 이용한 압축성 유체 해석 코드와 SST 2방정식 난류 모델을 이용하여 수행되었다. 낮은 압력비에서의 충격파와 경계층과의 상호작용에 의한 $\lambda$형태의 충격파 시스템을 잘 보여주고 있고 추력 값의 비교를 통해 고정된 형상의 노즐을 이용하여 필요한 운용범위를 충족할 수 있음을 알 수 있었다.

격자 변형 기법을 사용한 운동하는 2차원 실린더 주위의 유동 해석 (ANALYSIS OF TWO-DIMENSIONAL FLOW AROUND AN OSCILLATING CYLINDER USING MOVING MESH TECHNIQUES)

  • 이희범;이신형
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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    • pp.542-547
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    • 2010
  • Recently, thanks to advanced computational power and numerical techniques, it is made possible to analyze the flow around moving bodies using computational fluid dynamics techniques. In those simulations, moving mesh techniques should be able to represent both the body motion and boundary deformation which are frequently encounterd in fluid-structure interaction and/of six degree-of-freedom problems. There are several moving mesh techniques such as the Laplacian operator based, tension spring based and elastic deformation based methods. In the present study, the Laplacian operator based method was utilized and the results were validated. For the validation, the flow around an oscillating two-dimensional cylinder was simulated and analyzed.

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회전용적형 기어펌프 유동의 2차원 수치해석 (Two-dimensional numerical simulation of volumetric gear pump flow)

  • 이중호;박종원;김태구;이상욱
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제13권5호
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    • pp.17-21
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    • 2010
  • A volumetric gear pump is often used in extensive industrial applications to provide both high pressure and sufficiently high flow rate by physical displacement of finite volume of fluid with each revolution. To better understand the unsteady flow characteristics within the pump, numerical simulations were conducted by using moving dynamic meshing (MDM) techniques in commercially available CFD software, FLUENT. The effects of rotor clearance size and rotational speed of rotor on the flow characteristics, specially the temporal variation of velocity and pressure field, which is a main source of flow noise, was investigated. The results showed that significant reverse flow is developed in the rotor clearance and that its size is one of the most important factors affecting flow characteristics and pressure pulsation.

2차원 관내 유동에서 불활성 기체 제거과정의 직접 수치 해석 (DIRECT NUMERICAL SIMULATION OF IMMISCIBLE GAS BUBBLE DISPLACEMENT IN 2D CHANNEL)

  • 신승원
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.41-46
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    • 2007
  • Dynamic behavior of immiscible gas bubble attached to the wall in channel flow plays very important role in many engineering applications. Special attention has been paid to micro direct methanol fuel cell(${\mu}$DMFC) where surface tension becomes dominant factor with minor gravitational effect due to its reduced size. Therefore, displacement of $CO_2$ bubble generating on a cathode side in ${\mu}$DMFC can be very difficult and efficient removal of $CO_2$ bubbles will affect the overall machine performance considerably. We have focused our efforts on studying the dynamic behavior of immiscible bubble attached to the one side of the wall on 2D rectangular channel subject to external shear flow. We used Level Contour Reconstruction Method(LCRM) which is the simplified version of front tracking method to track the bubble interface motion. Effects of Reynolds number, Weber number, advancing/receding contact angle and property ratio on bubble detachment characteristic has been numerically identified.

2차원 유동장 해석에서 영역분할법에 따른 병렬효율성 검토 (A Study on Effect of Domain-Decomposition Method on Parallel Efficiency in 2-D Flow Computations)

  • 이상열;허남건
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 1998년도 추계 학술대회논문집
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    • pp.147-152
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    • 1998
  • 2-D flow fields are studied by using a shared memory parallel computer with a parallel flow analysis program which uses domain decomposition method and MPI library for data exchange at overlapped interface. Especially, effects of directional domain decomposition on parallel efficiency are studied for 2-D Lid-Driven cavity flow and flow through square cavity. It is known from the present study that domain decomposition along the main flow direction gives better parallel efficiency in 1-D partitioning than along the other direction. 2-D partitioning, however, is less sensitive to flow directions and gives good parallel efficiency for most of the cases considered.

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