2차원 쐐기 형상에서의 자연 및 분사공동의 비정상 유동 해석 연구

Abstract

본 연구에서는 2차원 쐐기 형상의 후류에서 발생하는 자연 공동 및 분사 공동을 수치 해석하여 비정상 유동의 특성을 분석하는 연구를 수행하였다. 주기적으로 변하는 비정상 유동과 세밀한 공동 현상을 포착하기 위해 수치 기법으로 비정상 시스템 예조건화 기법과 균질 혼합 모델을 사용하였다. 공동의 유동 형태, 길이, 압력 등 수치 해석 결과는 실험과 대체로 일치하는 결과를 보였으며 공동수에 따라 유동의 비정상성이 달랐으며 공동수가 클 때는 주기적인 와유동의 특성을 보였다. 또한 공동 현상이 쐐기의 항력 계수에 미치는 영향에 대해서도 분석하였다. 자연 공동과 분사 공동 모두 공동이 발생하면 항력 계수가 줄어드는 경향을 보였는데 공동수에 따른 변화량은 분사 공동이 더 큰 것을 확인하였다. 이에 따라 자연 공동이 발생하지 않는 조건에서 분사를 했을 때와 안 했을 때의 항력 계수를 비교하여 분사 공동이 후류 공동의 압력 변화로 항력 계수를 비약적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다.