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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박수형
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2015
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현대전투기와 미사일에 사용되는 삼각날개는 큰 종횡비를 갖는 날개와 달리 일차 와류와 이차 와류의 영향을 받으므로 날개 위에 추가적인 양력을 생성시킨다. 일차와류는 날개의 앞전에서 박리된 유동으로 생성되며 일차와류 중심의 압력은 낮으며 빠른 유동의 속도를 갖는다. 이러한 영향으로 삼각날개의 가장 큰 특징은 이착륙과 천음속 기동에 향상된 비행성능을 보이는 것이다. 고 받음각에서는 역 압력 구배로 인한 낮은 에너지의 축 중심 유동의 정체로 날개 위에 와류붕괴가 나타나게 된다. 와류 붕괴가 발생하면 높은 속도 변동에 의해 와류 중심의 급격한 확산이 나타나며 축 성분과 회전 성분의 빠른 감속이 일어난다. 이로 인해 양력과 피칭 모멘트가 감소하게 되어 큰 불안정성이 나타나는 심각한 문제에 이르게 된다. 와류 붕괴를 포함하여 1차 박리선으로부터 박리되는 유동 등은 비정상성과 연관되며 비정상성은 속도 섭동과 압력 섭동을 통해 예측할 수 있다.
받음각 27도에서 ONERA 70도 삼각날개 위에 발생하는 와류 붕괴를 예측하기 위해 유동의 작은 스케일을 효율적으로 포착하는 RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)와 경계층 밖의 큰 스케일을 잘 포착하는 LES(Large Eddy Simulation)를 결합한 DDES(Delayed Detached-Eddy Simulation) 계산을 수행하여 와류 붕괴 예측 및 분석하였다. 또한, URANS 계산 결과와 실험을 함께 비교하였다. 저 마하수에 대해, 압축성 방정식으로 계산하기 위해 비정상 예조건화(unsteady preconditioned) Roe 스킴과 3차 MUSCL 스킴을 함께 적용하였다. 2차 시간 전진기법과 DADI 기법을 조합하여 현재 비정상 시뮬레이션에 사용하였다. 난류 모델은 SA(Spalart-Allmaras)를 사용하였다.
본 연구에서는 삼각날개의 비정상성과 연관된 와류 붕괴와 전단층의 불안정성을 속도 섭동과 압력 섭동을 통해 분석하였다. 와류 중심을 따라 압력분포, 축 방향 속도 및 와도분포를 통해 URANS 계산으로 와류 붕괴를 포착하기 어렵지만 DDES계산은 실험결과와 근접하였다. 또한, 1차 박리선을 따라 박리하는 유동 내에 하부구조가 존재함을 확인 하였다. 표면 압력 분포와 표면 압력 섭동 분포의 peak point 위치가 다름을 알 수 있었다. 표면 압력 분포의 peak point는 일차 와류의 영향을 받으며 표면 압력 섭동 분포의 peak point는 표면 경계층의 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 또한, 압력 섭동을 통해 일차 박리선 부근과 와류 붕괴가 활발하게 진행되는 부근에서 유동의 불안정성이 있음을 포착할 수 있었다. 최대 압력 섭동이 나타나는 부근에서 속도 섭동이 급격하게 증가하며 와류 붕괴가 마무리된 지점에서 난류 성분이 최대임을 발견하였다.
받음각 27도에서 ONERA 70도 삼각날개 위에 발생하는 와류 붕괴를 예측하기 위해 유동의 작은 스케일을 효율적으로 포착하는 RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)와 경계층 밖의 큰 스케일을 잘 포착하는 LES(Large Eddy Simulation)를 결합한 DDES(Delayed Detached-Eddy Simulation) 계산을 수행하여 와류 붕괴 예측 및 분석하였다. 또한, URANS 계산 결과와 실험을 함께 비교하였다. 저 마하수에 대해, 압축성 방정식으로 계산하기 위해 비정상 예조건화(unsteady preconditioned) Roe 스킴과 3차 MUSCL 스킴을 함께 적용하였다. 2차 시간 전진기법과 DADI 기법을 조합하여 현재 비정상 시뮬레이션에 사용하였다. 난류 모델은 SA(Spalart-Allmaras)를 사용하였다.
본 연구에서는 삼각날개의 비정상성과 연관된 와류 붕괴와 전단층의 불안정성을 속도 섭동과 압력 섭동을 통해 분석하였다. 와류 중심을 따라 압력분포, 축 방향 속도 및 와도분포를 통해 URANS 계산으로 와류 붕괴를 포착하기 어렵지만 DDES계산은 실험결과와 근접하였다. 또한, 1차 박리선을 따라 박리하는 유동 내에 하부구조가 존재함을 확인 하였다. 표면 압력 분포와 표면 압력 섭동 분포의 peak point 위치가 다름을 알 수 있었다. 표면 압력 분포의 peak point는 일차 와류의 영향을 받으며 표면 압력 섭동 분포의 peak point는 표면 경계층의 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 또한, 압력 섭동을 통해 일차 박리선 부근과 와류 붕괴가 활발하게 진행되는 부근에서 유동의 불안정성이 있음을 포착할 수 있었다. 최대 압력 섭동이 나타나는 부근에서 속도 섭동이 급격하게 증가하며 와류 붕괴가 마무리된 지점에서 난류 성분이 최대임을 발견하였다.
목차
제1장 서론 11.1 연구배경 11.2 연구내용 5제2장 지배방정식 및 수치해석 기법 62.1 지배방정식 62.2 Delayed Detached-Eddy Simulation(DDES) 모델 102.3 무차원화 및 좌표 변환 122.4 공간이산화 기법 152.5 시간전진 기법 202.5.1 Diagonalized ADI 기법 202.6 경계조건 22제3장 해석 결과 243.1 격자 및 시간간격 영향성 243.1.1. 격자 생성 243.1.2. 격자 해상도 253.1.3. 시간간격에 따른 압력분포 283.2 계산 및 유동 조건 293.3 ONERA 70 Delta Wing 계산 303.3.1. URANS 계산 결과 303.3.2. DDES 계산 결과 383.3.3. URANS와 DDES 계산 결과 비교 54제4장 결론 58참고 문헌 59A.예조건화 방정식 64국문초록 75
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