Effect of the forebody curvature on the drag of an axi-symmetric body

Abstract

본 연구에서는 전두부 곡률 형상이 축대칭 물체의 항력에 미치는 영향을 수치적으로 분석하였다. 곡률 형상은 종횡비가 4:1인 타원체에 적용되었으며 물체의 단축과 자유유동속도를 기준으로 한 레이놀즈 수 103 과 104 에서 계산을 수행하였다. 레이놀즈 수 104 에서는 4.5%의 총 항력 감소를 얻었다. 하지만 레이놀즈 수 103 에서는 총 항력의 변화가 거의 없었다. 두 레이놀즈 수 모두에서 곡률이 증가할수록 전두부 곡률 주변에서 낮은 압력이 형성되어 압력 저항이 증가한다. 마찰 저항은 곡률의 오목한 부분에 생성되는 재순환 보텍스에 의하여 곡률이 증가할수록 감소한다. 따라서 총 항력의 감소는 전두부 곡률 형상에 따른 압력 저항의 증가량과 마찰 저항의 감소량의 크기에 의해 결정된다.

In the present study, we investigate the eect of forebody curvature on a drag of an axi-symmetric body by numerical simulation. Curvature is applied on ellipsoid with 4:1 aspect ratio and results are compared with 4:1 ellipsoid. The Reynolds number considered are 103 and 104 based on the free-stream velocity (u1) and minor axis of body (d). At Re = 104, 4:5% of drag reduction is achieved compared to that of 4:1 ellipsoid. However, at Re = 103, variation of total drag is little. At both Reynolds number, as curvature increases, pressure drag increases because low pressure occurs around forebody curvature. Contrary to pressure drag, friction drag decreases as curvature increases due to the formation of recirculation bub- ble on the concave region of curvature. Therefore, reduction of total drag is determined by amount of pressure drag increase and friction drag decrease.