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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

이소은 (세종대학교, 세종대학교 대학원)

지도교수
안존
발행연도
2018
저작권
세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수18

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

축대칭 비행체 노즐-후방동체 항력과 배기 영향에 관한 전산유체 해석 연구
이소은 항공우주공학과 2018.01 학위논문

2017

축대칭 비행체 노즐 항력과 제트 배기 영향에 관한 전산유체 해석 연구
이소은 ,  안현중 ,  조우현 외 1명 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2017.11 학술대회자료

초록· 키워드

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초음속 영역에서 비행하는 항공기는 노즐의 외부표면 및 후방 동체에서 유동 박리, 노즐 출구에서 제트 흐름에 의한 Entrainment 효과와 동체의 인터페이스 항력 등 후방동체에 발생하는 항력이 항공기 전체 항력의 최대 1/3에 달하며, 그로인해 항공기의 비행 영역과 수행 임무에 큰 영향을 준다. 그러므로 노즐 및 후방동체 항력의 정확한 예측은 항공기의 운용개념에 따른 동력 소요예측에 매우 중요하며, 후방동체 유동의 정확한 해석을 위해 많은 풍동시험 및 전산유체해석, 검증이 필요하다.
본 연구에서는 전산유체해석을 이용하여 초음속 항공기의 노즐-후방동체 항력을 효율적으로 예측하는 방법을 제시하였다. 외부 유동과 노즐유동을 포함하는 복합 유동장에 대한 전산 유체 역학 해석을 수행하였다.
실제 항공기 형상에 근접한 항공기 후방동체-노즐의 항력 해석을 위해 단발 엔진 초음속 항공기 F-16 C/D 모델을 기초로 하는 표준 축대칭 형상 모델을 생성하였다. F-16 C/D 항공기에 장착되는 F110-GE-129 터보팬 엔진 성능에 관한 공개 문헌 자료를 확보하여 엔진의 설계 및 성능 DB를 구성하였다. 또한 이를 바탕으로 항공기 운용 변수 및 엔진 운용 변수에 따른 노즐 유동의 경계조건을 체계적으로 생성하는 엔진 사이클 모델링을 개발하였다. 엔진 작동 조건 및 노즐의 외부 표면 형상에 따른 항력 변화를 관찰하기 위해 엔진 작동 조건과 외부 노즐 형상을 선정하여 계산에 적용하였다. 전산유체해석은 Fluent V18.0을 사용하였으며, RANS 지배 방정식을 사용하였다. 순항 고도인 비행고도 11km에서 각 엔진 작동 조건 별로 비행 마하수를 변화시키며 전산유체해석을 진행하였으며, 항력의 변화를 확인하고 분석하였다.
#축대칭 모델(Axisymmetric Model) #초음속 유동(Supersonic Flow) #노즐(Nozzle) #후방동체(Afterbody) #항력(Drag) #전산유체역학 (CFD #Computational Fluid Dynamics) #부족팽창노즐(Underexpanded Nozzle)

목차

제 1 장 서 론 1
1.1. 연구 배경 및 목적 1
1.2. 연구 동향 3
제 2 장 모델 생성 6
2.1. 기준 모델 선정 6
2.2. 후방동체 기준 선정 및 축대칭 모델 생성 8
제 3 장 엔진 운용 조건 설정 및 모델링 15
3.1. 기준 엔진 선정 15
3.2. 엔진 사이클 모델링 17
3.2.1. 엔진 사이클 모델링 결과 21
3.2.2. 엔진 사이클 모델링 시험 해석 조건 22
제 4 장 노즐 모델 선정 23
4.1. 내부 노즐 형상 23
4.2. 외부 노즐 형상 26
제 5 장 전산 해석 기법 29
5.1. 난류 모델 선정 29
5.1.1. S-A 모델 30
5.1.2. k-ω SST 모델 30
5.2. 해석 조건 설정 및 격자 생성 32
5.2.1. 해석 조건 32
5.2.2. 격자 생성 및 해상도 연구 33
제 6 장 전산 유체 해석 결과 38
6.1. 노즐-후방동체 항력 메카니즘 분석 38
6.2. MAX AB 일때 마하수에 따른 변화 49
6.2.1. M=0.4 일 때 해석 결과 49
6.2.2. M=0.6 일 때 해석 결과 52
6.2.3. M=0.8 일 때 해석 결과 53
6.2.4. M=0.9 일 때 해석 결과 54
6.2.5. M=1.1 일 때 해석 결과 57
6.2.6. M=1.2 일 때 해석 결과 58
6.2.7. M=1.4 일 때 해석 결과 59
6.3. MIL POWER 일 때 마하수에 따른 변화 62
6.3.1. M=0.4 일 때 해석 결과 62
6.3.2. M=0.6 일 때 해석 결과 65
6.3.3. M=0.8 일 때 해석 결과 66
6.3.4. M=0.9 일 때 해석 결과 67
6.3.5. M=1.1 일 때 해석 결과 70
6.3.6. M=1.2 일 때 해석 결과 71
6.3.7. M=1.4 일 때 해석 결과 72
6.4. 결과 정리 및 비교 75
6.4.1. 컨투어 결과 비교 75
6.4.2. 계산 값 결과 비교 75
제 7 장 결 론 81
참 고 문 헌 83
ABSTRACT 86

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