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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
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결빙 조건에서 운항하는 항공기는 결빙보호장치가 반드시 설치되고, 장치 성능에 대한 인증이 요구된다. 설치 및 인증 과정에는 항공기 결빙이 주로 발생하는 날개, 창유리, 엔진 흡입구 등과 같은 특정 항공기 구성품들의 결빙보호장치에 대한 충분한 분석이 이루어져야 한다. 결빙보호장치에 대한 여러 분석 방법 중에서도 수치해석을 이용한 분석방법은 시간 및 비용 측면에서 효율적인 방법이다.
수치해석 연구는 주로 이용되는 열적 결빙보호장치에 대한 정확한 열전달 해석을 목표로 진행되어왔다. 이 해석은 물체 외부 표면의 결빙 시뮬레이션에 내부의 열전달 해석을 포함한다. 정확한 열전달 해석 결과를 위해서는 각각 열전달이 발생하는 영역 간의 결합 기법이 요구된다. 대부분의 선행 연구들은 시간 효율을 위해 연성 결합 기법을 사용하였다. 그러나 이러한 방식의 해석은 각 영역의 열전달이 외부 유동의 열 대류에 미치는 영향을 고려하지 못한다. 강성 결합 기법은 연성 결합 기법에 비해 계산 시간이 오래 걸리나, 결빙보호장치 해석 시 발생하는 열전달 해석을 모두 결합하여 해석할 수 있어 정확도 높은 결과를 얻을 수 있다.
따라서 이번 연구에서는 표면 위의 수막에 대한 상태변화 및 열전달이 고려되지 않는 건조 공기 조건에서의 강성 결합 기법을 통해 대류열전달계수를 구하는 방법을 이용하였다. 이를 이용하여 열적 결빙보호장치에 대한 방빙 해석을 진행하였다. 이후 실험 결과와 수치해석 연구와의 비교 분석을 수행하였다. 비교 분석을 통해 개발된 강성 결합 기법이 연성 결합 기법을 이용한 결과와 비교하여 열전달 해석 시 정확도가 향상됨을 보였다. 또한 개발된 해석 도구가 기존에 제시된 강성 결합 기법과 비슷한 성능을 가짐을 확인하였다.
수치해석 연구는 주로 이용되는 열적 결빙보호장치에 대한 정확한 열전달 해석을 목표로 진행되어왔다. 이 해석은 물체 외부 표면의 결빙 시뮬레이션에 내부의 열전달 해석을 포함한다. 정확한 열전달 해석 결과를 위해서는 각각 열전달이 발생하는 영역 간의 결합 기법이 요구된다. 대부분의 선행 연구들은 시간 효율을 위해 연성 결합 기법을 사용하였다. 그러나 이러한 방식의 해석은 각 영역의 열전달이 외부 유동의 열 대류에 미치는 영향을 고려하지 못한다. 강성 결합 기법은 연성 결합 기법에 비해 계산 시간이 오래 걸리나, 결빙보호장치 해석 시 발생하는 열전달 해석을 모두 결합하여 해석할 수 있어 정확도 높은 결과를 얻을 수 있다.
따라서 이번 연구에서는 표면 위의 수막에 대한 상태변화 및 열전달이 고려되지 않는 건조 공기 조건에서의 강성 결합 기법을 통해 대류열전달계수를 구하는 방법을 이용하였다. 이를 이용하여 열적 결빙보호장치에 대한 방빙 해석을 진행하였다. 이후 실험 결과와 수치해석 연구와의 비교 분석을 수행하였다. 비교 분석을 통해 개발된 강성 결합 기법이 연성 결합 기법을 이용한 결과와 비교하여 열전달 해석 시 정확도가 향상됨을 보였다. 또한 개발된 해석 도구가 기존에 제시된 강성 결합 기법과 비슷한 성능을 가짐을 확인하였다.
목차
I. 서론 7II. 수치 기법 12A. 복합열전달 기법 12ⅰ. 연성 결합 기법 15iⅰ. 강성 결합 기법 17B. 열적 결빙보호장치 해석 19ⅰ. 복합열전달 해석 21i-i. 외부 유동장 해석 21i-ii. 내부 열전도 해석 22iⅰ. 액적장 해석 22ⅰii. 수막 거동 해석 23III. 해석 결과 25A. 전기열 결빙보호장치 해석 조건 25ⅰ. 유동 해석 조건 25ⅱ. 내부 열원 조건 26B. 증발식 전기열 결빙보호장치 해석 결과 및 분석 29i. 유동 해석 및 액적 충돌 해석 결과 29ⅱ. 복합열전달 해석 결과 31ⅱi. 수막 거동 해석 결과 35C. 비증발식 전기열 결빙보호장치 해석 결과 및 분석 38i. 복합열전달 해석 결과 38ii. 수막 거동 해석 결과 39IV. 결론 41참고 문헌 42ABSTRACT 44
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