Penalized VIC 방법을 이용한 날개 주위 와류유동 수치 모사

Abstract

날개 끝 보텍스 캐비테이션에 대한 연구는 주로 모형시험을 통하여 수행되어져 왔으나, 모형시험의 한계를 극복하기 위하여 날개 주위의 유동을 수치적으로 해석하는 연구가 필요한 실정이다. 더불어 강한 와류유동 해석에 강점이 있는 penalized VIC 방법에서 3D 높은 레이놀즈수 계산을 위해서는 효율성 향상을 위한 연구가 요구된다. 본 논문에서는 penalized VIC 방법을 이용하여 날개 주위 와류유동을 수치 모사하였다. 이때 penalized VIC 방법의 효율성 향상 위해 기존의 가속화 알고리즘과 함께 원거리 입자 처리 방법과 중점법칙 입자 이동 방법을 제안하였으며, 순간적으로 출발하는 구에 대한 유동해석을 통해 제안된 방법의 타당성을 검증하였다. 이러한 방법 적용을 통하여 기준문제에서 계산시간을 약 70% 단축하였다. 날개 유동해석에 앞서 개발된 penalized VIC 코드의 타당성을 확인하기 위하여 날개와 동일한 레이놀즈수에서 검증문제를 이용하여 유동해석을 수행하였으며, 다른 연구결과와의 와도 등고선 비교를 통해 타당성을 입증하였다. 날개에 대한 유동해석은 레이놀즈수 1000에서 수행하였다. 유동해석 결과로부터 날개 끝단 후류에서 유동이 회전하는 것을 확인하고, 이때 X 방향 와도가 지배적인 것을 확인하였다. 또한 와도 분석을 통해 특징을 확인하고, 이를 다른 연구결과와 비교하였다.