• Journal of applied mathematics & informatics
• /
• 제29권5_6호
• /
• pp.1583-1602
• /
• 2011

A special system of partial differential equations (PDEs) occur in a natural way while studying a class of irrotational inviscid fluid flow problems involving infinite channels. Certain aspects of solutions of such PDEs are analyzed in the context of flow problems involving multiple layers of fluids of different constant densities in a channel associated with arbitrary bottom topography. The whole analysis is divided into two parts-part A and part B. In part A the linearized theory is employed along with the standard Fourier analysis to understand such flow problems and physical quantities of interest are derived analytically. In part B, the same set of problems handled in part A are examined in the light of a weakly non-linear theory involving perturbation in terms of a small parameter and it is shown that the original problems can be cast into KdV type of nonlinear PDEs involving the bottom topography occurring in one of the coefficients of these equations. Special cases of bottom topography are worked out in detail and expressions for quantities of physical importance are derived.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.68-74
• /
• 2014

This computational study features the transient compressible and inviscid flow analysis on a metallic plasma discharge from the opposing composite electrodes which is subjected to pulsed electric power. The computations have been performed using the flux corrected transport algorithm on the axisymmetric two-dimensional domain of electrode gap and outer space along with the calculation of plasma compositions and thermophysical properties such as plasma electrical conductivity. The mass ablation from aluminum electrode surfaces are modeled with radiative flux from plasma column experiencing intense Joule heating. The computational results shows the highly ionized and highly under-expanded supersonic plasma discharge with strong shock structure of Mach disk and blast wave propagation, which is very similar to muzzle blast or axial plasma jet flows. Also, the geometrical effects of composite electrodes are investigated to compare the amount of mass ablation and penetration depth of plasma discharge.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제15권5호
• /
• pp.671-680
• /
• 2001

Boundary condition is one of the major factors to influence the numerical stability and solution accuracy in numerical analysis. One of the most important physical boundary conditions in the flowfield analysis is the wall boundary condition imposed on the body surface. To solve a two-dimensional Euler equation, totally four numerical wall boundary conditions should be prescribed. Two of them are supplied by the flow tangency condition. The other two conditions, therefore, should be prepared additionally in a suitable way. In this paper, four different sets of wall boundary conditions are proposed and then applied to solve high-speed flowfields around a quarter circle geometry. A two-dimensional compressible Euler solver is prepared based on the finite volume method. This solver hires three different upwind schemes; Steger-Warmings flux vector splitting, Roes flux difference splitting, and Lious advection upstream splitting method. It is found that the way to specify the additional numerical wall boundary conditions strongly affects the overall stability and accuracy of the upwind schemes in high-speed flow calculation. The optimal wall boundary conditions should be also chosen very carefully depending on the numerical schemes used to solve the problem.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제11권6호
• /
• pp.877-883
• /
• 1987

본 연구에서는 이러한 경험적인면이 최소화되고 물리적 의미가 부여된 후류모 델을 제시하여 일반적인 형상에 대한 계산에 앞서 Celik등의 경우와 같이 원통 주위유 동장을 먼저 다루어 보고자 한다. 다른 방법들과는 달리 후류면의 길이를 조절하지 않고 후류면에서의 와도분포를 점차 감소시켜 후류영향이 자연적으로 감소되게 하였는 데, 이는 물체에서 떨어져 나간 와류(vortex)가 확산에 의해 점차 소멸해가는 점을 모 델링한 것이다. 본 계산은 경계층배제두께의 영향을 무시하고 후류모델에 필요한 박 리점은 실험치를 사용하여 수행하였다. 박리점의 예측은 기존의 경계층해법을 도입 하면 쉽게 해결할 수 있어 큰 문제가 아니라고 생각하며 다만 배제두께 영향은 Reyno- lds수에 따라 계산 결과에 다소 영향을 미칠 수 있게 되는데 이는 뒤에 다시 다루기로 한다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제30권4호
• /
• pp.18-27
• /
• 2002

비정렬 격자계에서 continuous adjoint 방정식을 사용하여 비점성 압축성 유동장에서의 이차원 날개꼴에 대한 공력 형상 최적설계를 수행하였다. 정확한 민감도를 구하기 위한 재구성 기법으로는 Laplacian averaging을 사용하였으며, extended stencil을 사용한 최소자승법으로 유동변수의 미분을 구하였다. 또한 유동장과 adjoint 방정식의 적절한 수렴 조건에 대해서 알아보았으며, 이를 이용하여 천음속 비점성 유동장에서 RAE2822 및 NACA0012 날개꼴에 대해서 조파항력 최소화 설계를 수행하였다. 설계된 날개꼴에서 다시 충격파를 복원하는 역설계문제를 적용하여 본 연구에서 사용된 최적설계 기법을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제33권5호
• /
• pp.9-17
• /
• 2005

헬리콥터 초기 설계 단계에서는 형상 변화에 따른 공력 성능 변화를 예측하여 최적의 형상을 결정한다. 덮개꼬리로터에서는 공력성능 개선을 위해 블레이드와 덮개사이의 끝단간극, 블레이드 평면형, 그리고 블레이드 배치의 최적화가 필요하다. 본 연구에서는 비정렬 격자에 기초한 비점성 압축성 로터 유동 해석 코드를 이용하여 설계 초기 기본형상의 덮개꼬리로터에 대해 끝단간극, 블레이드 평면형, 그리고 블레이드 배치 등의 형상변화에 따른 공력 성능을 예측하고 그 특성을 파악하였다.

• 한국군사과학기술학회지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.12-19
• /
• 2007

In this study, nonlinear flow-induced vibration(flutter) analyses of a 2-DOF launch vehicle airfoil have been conducted in supersonic and hypersonic flow regimes. Advanced aeroelastic analysis system based on computational fluid dynamics and computational structural dynamics is successfully developed and applied to the present analyses. Nonlinear unsteady aerodynamic analyses considering strong shock wave motions are conducted using inviscid Euler equations. Aeroelastic governing equations for the 2-DOF airfoil system is solved by the coupled integration method with interactive CFD and CSD computation procedures. Typical wedge type airfoil shapes with initial angle-of-attacks are considered to investigate the nonlinear flutter characteristics in supersonic(15). Also, the comparison of detailed aeroelastic responses are practically presented as numerical results.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제18권6호
• /
• pp.979-989
• /
• 2004

Numerical simulations have been performed to investigate tip clearance effect on through-flow and performance of a centrifugal compressor which has the same configuration of impeller with six different tip clearances. Secondary flow and loss distribution have been surveyed to understand the flow mechanism due to the tip clearance. Tip leakage flow strongly interacts with mainstream flow and considerably changes the secondary flow and the loss distribution inside the impeller passage. A method has been described to quantitatively estimate the tip clearance effect on the performance drop and the efficiency drop. The tip clearance has caused specific work reduction and additional entropy generation. The former, which is called inviscid loss, is independent of any internal loss and the latter, which is called viscous loss, is dependent on every loss in the flow passage. Two components equally affected the performance drop as the tip clearances were small, while the efficiency drop was influenced by the viscous component alone. The additional entropy generation was modeled with all the kinetic energy of the tip leakage flow. Therefore, the present paper can provide how to quantitatively estimate the tip clearance effect on the performance and efficiency.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권2호
• /
• pp.123-130
• /
• 2008

예조건화 나비어스톡스 방정식의 수렴 특성에 미치는 특성 조건수의 영향을 조사하였다. Choi와 Merkle 예조건화를 적용한 경우와 온도 예조건화를 적용한 경우의 수렴 특성을 분석하였다. 공간차분을 위해 예조건화 Roe의 FDS 기법을 적용하였고, 시간적분을 위해 LU-SGS 기법을 적용하였다. 나비어스톡스 방정식의 수렴 특성은 특성 조건수에 크게 영향을 받으며, 최적의 특성 조건수가 존재하는 것을 보였다. 그리고 점성 유동의 최적 특성 조건수는 비점성 유동에 비해 큰 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제30권8호
• /
• pp.37-45
• /
• 2002

본 연구에서는 이차원에서 비정상 비점성 유동해석을 위한 비정렬 동적 편자 기법을 개발하였다. 유동해석 기법은 시간에 대해 2차의 정확도를 갖는 내재적인 시간적분법을 사용하였으며, 격자중심의 유한 체적법과 Roe의 풍상차분법을 이용하여 공간에 대한 차분화를 하였다. 시간과 공간에 대한 정확도를 증가시키기 위해서는 해에 따라 원하는 위치에 격자점들을 임의로 추가할 수 있는 비정상 동적 적응격자 기법을 사용하였다. 이를 이용하여 이차원의 2자유도를 갖는 스프링 에어포일 시스템의 와류와의 간섭현상에 따른 공탄성적 변위를 예측하였다.