• 한국항공우주학회지
• /
• 제45권3호
• /
• pp.194-201
• /
• 2017

EFD-CFD 비교 워크샵 case 1의 모델로 한국항공우주연구원에서 개발된 KARI-11-180 익형이 선정되었다. 익형 풍동시험은 $0.6m{\times}3.0m$ 모델을 사용하여 KARI LSWT에서 최대 레이놀즈수 3.0E6까지 수행되었다. 익형 형상 및 Cl, Cd 그리고 Cp를 포함한 시험자료가 2015년 KSAS 춘계학술대회에서 공개되었으며, KFLOW, FLUENT 및 STAR-CCM+를 사용한 전산유체해석결과가 2015년 KSAS 추계학술대회에서 공개되었다. 본 논문에는 2015년 발표된 시험 및 전산해석결과를 요약하여 수록하였으며, 시험결과를 포함한 전산해석 결과들 간의 비료결과도 요약수록 하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제34권8호
• /
• pp.799-807
• /
• 2010

폴리머 첨가제에 의한 항력감소 난류 채널 유동에 대한 직접수치모사를 스펙트럴 기법을 통해 수치적으로 해석하였다. 마찰속도 및 채널 높이의 절반으로 무차원화한 레이놀즈수는 395 이며, 폴리머 첨가제에 의해 발생하는 폴리머 응력은 FENE-P 모델을 통해 고려하였다. 폴리머 분자의 이완 시간 및 최대 연신 한계와 같은 FENE-P 모델 인자는 항력감소율에 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 항력감소율이 낮은 유동과 높은 유동에 대해 항력감소에 따른 난류 통계량의 변화를 조사하였다. 또한, 동일한 항력감소율을 갖는 유동에 대해, 서로 다른 FENE-P 모델 인자가 난류 통계량의 변화에 미치는 영향도 조사하였다. 최종적으로, Li 등(2006) 이 제시한 유변학 인자들과 항력감소율과의 상관관계식을 본 수치해석 결과를 통해 확인하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제16권10호
• /
• pp.1303-1313
• /
• 2002

Effects of the reduced frequency of upstream wake on downstream unsteady boundary layer flow were simulated by using a Wavier-Stokes code. The Wavier-Stokes code is based on an unstructured finite volume method and uses a low Reynolds number turbulence model to close the momentum equations. The geometry used in this paper is the MIT flapping foil experimental set-up and the reduced frequency of the upstream wake is varied in the range of 0.91 to 10.86 to study its effect on the unsteady boundary layer flow. Numerical solutions show that they can be divided into two categories. One is so called the low frequency solution, and behaves quite similar to a Stokes layer. Its characteristics is found to be quite similar to those due to either a temporal or spatial wave. The low frequency solutions are observed clearly when the reduced frequency is smaller than 3.26. The other one is the high frequency solution. It is observed for the reduced frequency larger than 7.24. It shows a sudden shift of the phase angle of the unsteady velocity around the edge of the boundary layer. The shift of phase angle is about 180 degree, and leads to separation of the boundary layer flow from corresponding outer flow. The high frequency solution shows the characteristics of a temporal wave whose wave length is half of the upstream frequency. This characteristics of the high frequency solution is found to be caused by the strong interaction between unsteady vortices. This strong interaction also leads to destroy of the upstream wake strips inside the viscous sublayer as well as the buffer layer.

• 한국추진공학회지
• /
• 제3권3호
• /
• pp.31-39
• /
• 1999

OFO, FOF 삼중 충돌형 및 FOOF 이중 분리 충돌형 분무연소장의 3차원 수치해석을 통한 연소성능 예측 및 성능설계 방법에 대하여 고찰하였다. 예조건화 압축성 유동 지배방정식과 저 레이놀즈수 $\kappa$-$\varepsilon$ 2 방정식 난류모델을 바탕으로 LU-SGS 기법을 사용하여 시간적분 하였으며 분무과정은 DSF 방법을 사용하여 모사하였다. n-heptane 액적과 공기를 연료와 산화제로 하는 액체 추진기관 내에서의 분무 연소장을 계산하였으며 연소에서의 난류의 영향은 eddy 소산모델을 사용하여 모사하였다. 분무연소장의 특성과 연소성능이 비교되었으며, 계산 결과 FOF 삼중 충돌형 분사기의 성능이 가장 우수한 반면, OFO 삼중 충돌형 분사기의 성능이 가장 저조한 것으로 나타났다. 연소효율에 중대한 영향을 미치는 파라미터로는 운동량비에 따른 초기 분무 액적의 평균직경과 혼합효율임을 확인하였다. 연소효율은 초기 분무 액적의 평균직경과 반비례, 혼합효율에 비례하여 증가되며, 산화제/연료 혼합비도 비례하여 상승하나, 일정 운동량비 이상에서는 감소되는 것으로 나타났다. 각 분사기 형태에서 운동량비에 따른 연소효율의 변화는 혼합효율의 변화와 동일한 경향을 보이며 그 크기는 분무 액적의 평균직경에 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제6권1호
• /
• pp.21-29
• /
• 2002

하이브리드 연소 시스템은 안정된 작동조건이나 안전성 면에서 많은 장점을 가지고 있는 반면 기존의 하이브리드 모터는 고체 추진 로켓모터보다 낮은 연료 regression율과 연소효율은 갖는 단점이 있다. 따라서 최근의 연구들은 하이브리드 로켓모터의 연소실 체적의 제한과 연료의 regression율을 향상시키는데 그 초점을 맞추고 있다. 본 연구는 하이브리드 로켓 엔진의 연소과정을 수치적으로 해석하였다. 난류연소는 eddy breakup 모델을 이용하였으며 soot의 생성 및 산화를 다루기 위하여 Hiroyasu와 Nagle and Strickland-Constable 모델을 적용하였다. 복사열전달은 유한체적법을 이용하여 계산하였으며 고체 연료 벽면에서의 분출 효과로 야기되는 대류열전달의 불확실성을 줄이기 위하여 낮은 레이놀즈 수 $\kappa-\varepsilon$ 난류모델을 적용하였다. 계산된 수치결과를 토대로 선회 유동을 가지는 하이브리드 로켓 엔진의 난류연소과정에 대하여 상세히 기술하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제44권9호
• /
• pp.759-768
• /
• 2016

고고도 장기체공 태양광 무인기 EAV-3의 프로펠러를 설계하고 전산해석을 수행하였다. 실험설계법(Design of Experiment, DOE)을 사용하여 설계변수들의 실험점들을 획득하고 목적함수와 구속함수들에 대한 크리깅 근사모델을 생성하였다. 요구조건 및 제약조건들과 함께 반응면을 평가하여 프로펠러 형상을 설계하였으며, 근사모델 기반의 최적설계를 수행하여 설계의 타당성을 검증하였다. 상용 CFD 코드를 이용하여 해석을 수행하고 그 결과를 설계코드 및 시험결과와 비교하였다. 설계점 고도에서 해석 결과가 설계코드의 예측과 잘 일치하였다. 또한 시험장치와 지지대 기둥에 의한 폐쇄효과가 풍동시험 결과에 포함되어 있으며, 이를 포함한 해석 결과가 시험 결과와 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제40권4호
• /
• pp.320-329
• /
• 2021

본 논문에서는 선박 수중방사소음 저감을 위한 에어마스커의 기포크기 추정 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 Rayleigh의 제트 불안정 모델과 연속 조건을 이용하여 유도된 기존 모델에 공기의 제트유속을 도입함으로써 저속유동 조건에서 발산하는 단점을 보완 하였다. 공기의 제트유속은 유동이 없는 경우 기포의 크기를 이용하여 추정하였다. 유동이 없는 매질에서 기포의 크기는 분사된 공기의 레이놀즈수를 기반으로 층류구간, 천이구간, 그리고 난류구간으로 나누어 경험적 방법으로 추정 하였다. 제시된 기포크기 추정 모델은 Computational Fluid Dynamics(CFD) 해석결과 그리고 기존 문헌의 실험결과와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다. 끝으로, 음향 역산법을 활용하여 대형터널에서 수행된 에어마스커 공기분사 실험의 계측된 삽입손실로부터 기포의 분포를 추정하였다. 역산된 기포분포와 기포크기 추정 모델의 추정 결과를 비교하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제3권2호
• /
• pp.1-9
• /
• 1999

층류 유동을 기준으로 형성된 압력구배기법의 적용성을 난류유동에 대하여 검증하였다. 압력구배기법은 압력 자체보다는 연속방정식을 이용하여 구한 압력의 구배를 활용하므로서 유동장의 해석에 질량보존의 물리적 법칙을 용이하게 반영할 수 있는 특징이 있다. 압력구배기법은 모든 유동변수를 한 점에 위치시키고 압력구배는 그 사이에 위치시키는 준 엇갈림 좌표계를 기준으로 형성되었다. 이러한 격자계는 프로그램하기가 용이하며 유동의 물리적 특성을 올바로 반영할 수 있는 장점이 있다. 난류유동에 대한 검증은 저 레이놀즈수 $\kappa$-$\varepsilon$ 모델을 이용하여 완전히 발달한 채널유동, 후향계단유동, 원추형 디퓨저유동 등에 대하여 수행하였다. 이러한 해석결과로부터 압력구배기법은 난류유동의 해석에 적용이 가능한 것으로 판단된다. 그러나 압력구배기법은 계산시간이 다소 길게 요구되며 압력구배식의 적정 $\gamma$를 구하는 방법이 용이하지 않아 이에 대한 개선이 요구되고 있다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제16권4호
• /
• pp.493-499
• /
• 2015

The aerodynamic performance of blunt trailing edge airfoils was investigated. The flow fields around the modified NACA64-418, which consists of the tip blade of the wind turbine and Mexico model of IEA wind, were analyzed. To imitate the repaired airfoil, the original NACA64-418 airfoil, a cambered airfoil, is modified by the adding thickness method, which is accomplished by adding the thickness symmetrically to both sides of the camber line. The thickness ratio of the blunt trailing edge of the modified airfoil, $t_{TE}/t_{max}$, is newly defined to analyze the effects of the blunt trailing edge. The shape functions describing the upper and lower surfaces of the modified NACA64-418 with blunt trailing edge are obtained from the curve fitting of the least square method. To verify the accuracy of the present numerical analysis, the results are first compared with the experimental data of NACA64-418 with high Reynolds number, $Re=6{\times}10^6$, measured in the Langley low-turbulence pressure tunnel. Then, the aerodynamic performance of the modified NACA64-418 is analyzed. The numerical results show that the drag increases, but the lift increases insignificantly, as the trailing edge of the airfoil is thickened. Re-circulation bubbles also develop and increase gradually in size as the thickness ratio of the trailing edge is increased. These re-circulations result in an increase in the drag of the airfoil. The pressure distributions around the modified NACA64-418 are similar, regardless of the thickness ratio of the blunt trailing edge.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
• /
• 제8권4호
• /
• pp.330-343
• /
• 2016

This paper presents results of an experimental investigation of vortex-induced vibration (VIV) of a flexibly mounted and rigid cylinder with two-degrees-of-freedom with respect to varying ratio of in-line natural frequency to cross-flow natural frequency, $f^*$, at a fixed low mass ratio. Combined in-line and cross-flow motion was observed in a sub-critical Reynolds number range. Three-dimensional displacement meter and tension meter were used to measure dynamic responses of the model. To validate the results and the experiment system, x and y response amplitudes and ratio of oscillation frequency to cross-flow natural frequency were compared with other experimental results. It has been found that the higher harmonics, such as third and more vibration components, can occur on a certain part of steel catenary riser under a condition of dual resonance mode. In the present work, however, due to the limitation of a size of circulating water channel, the whole test of a whole configuration of the riser at an adequate scale for VIV phenomenon was not able to be conducted. Instead, we have modeled a rigid cylinder and assumed that the cylinder is a part of steel catenary riser where the higher harmonic motions could occur. Through the experiment, we have found that even though the cylinder was assumed to be rigid, the occurrence of the higher harmonic motions was observed in a small reduced velocity ($V_r$) range, where the influence of the in-line response is relatively large. The transition of the vortex shedding mode from one to another was examined by using time history of x and y directional displacement over all experimental cases. We also observed the influence of in-line restoring force power spectral density with $f^*$.