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Chimera 격자기법의 병렬처리를 이용한 다단로켓의 점성유동해석
Viscous Flow Analysis around Multi-Stage Rocket System Using a Parallel-Processed Chimera Grid Scheme

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Authors
김성환; 김종암; 노오현
Issue Date
2000-12
Publisher
한국항공우주학회
Citation
한국항공우주학회지 Vol.28 No.8, pp. 25-32
Keywords
공학
Abstract
The three-dimensional compressible thin-layer Navier-Stokes code was developed for the analysis of the supersonic flow field around multi-stage rocket system with boosters. A Chimera grid solver was parallelized for the efficient calculation of the flow fie lds around the complex geometry. In order to validate the parallelized Chimera grid solver, computation results were compared with experimental results of Titan IV launch vehicle system. A parallelization of the flow analysis solver for Chimera grid systems was developed with the MPI(Message Passing Interface). The flow field around multi-stage rocket was analyzed with this developed solver, and the results were compared with that of a sequential solver. The speed-up ratio and the efficiency ratio were measured in several processors. AUSMPW+ scheme was used to calculate the convectional fluxes, and high order space accuracy was obtained by the MUSCL method accompanied with Minmod limiter. The LU-SGS method was used for time integration. Actual1y, the computing speed with 16 processors was over 12 times faster than that of a sequential solver. As a result of parallelized computing, it is observed that this parallel processing algorithm which is implemented in this study is very efficient.
초음속 영역을 비행하는 로켓 본체와 2개의 부스터가 부착되어 있는 다단 로켓 주위의 유동장을 수치적으로 해석할 수 있는 압축성 박충 근사 Navier-Stokes 코드를 개발하고 이의 효율적인 계산을 위해 Chimera 격자기법에 적합하게 해석자를 병렬화하였다. 또한 해석자의 검증을 위해 Titan IV 로켓 시스템의 실험결과와 수치해석 결과를 비교하였다. 유동장 해석 프로그램의 병렬화는 MPI(Message Passing Interface)라는 소프트웨어를 사용하여 개발하였다. 또한 이를 이용하여 다단 로켓 주위의 유동장에 대해서 병렬처리 해석한 결과를 기존의 순차적 프로그램으로 해석한 결과와 비교하였으며, 프로세서의 수를 변화시켜 가면서 속도 향상률(Speed-up ratio)과 병렬화 효율 지수(Efficiency ratio)를 측정하였다.
AUSMPW+ 기법을 사용하여 플럭스를 계산하였으며, Minmod 제한자를 도입한 MUSCL 기법을 적용하여 고차의 공간정확도를 얻을 수 있었다. 시간 적분에는 LU-SGS 기법을 도입하였다. 병렬처리 해석 결과 167B 의 CPU를 사용할 경우, 순차적 프로그램에 대해서 12배 이상의 계산 속도를 얻어 본 연구에서 구현한 병렬 처리 방법이 매우 우수한 성능을 보임을 알 수 있었다.
Language
Korean
URI
http://hdl.handle.net/10371/82447
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College of Engineering/Engineering Practice School (공과대학/대학원)Dept. of Mechanical Aerospace Engineering (기계항공공학부)Journal Papers (저널논문_기계항공공학부)
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