저 레이놀즈수 유동에서 Flapping-Airfoil의 수치적 공력특성 연구

Abstract

비정상, 비압축성 Navier-Stokes 코드를 이용하여, 저 레이놀즈수 유동에서 flapping 운동을 하는 익형의 공력특성을 수치해석적인 방법으로 연구하였다. 비정상 유동장의 효율적인 계산을 위하여, 개발된 코드는 MPI 프로그래밍 기법을 이용하여 병렬처리 되었으며, 난류유동장의 계산을 위해 2방정식 난류모델의 하나인 SST 모델을 적용하였다. 익형의 3가지 운동모드 즉, pitching, plunging, flapping과 주파수 및 진폭의 변화 그리고 두께와 캠버의 변화에 의한 공력특성을 살펴보았고, 이를 위해 NACA4자 계열의 익형을 이용하였다. 해석 결과는 실험치와 비교하여 보았을 때 잘 일치하였으며, 각 운동모드에서의 공기역학적 특성을 파악할 수 있었다.

Aerodynamic characteristics of a flapping airfoil in low Reynolds number flows are numerically studied using the unsteady, incompressible Navier-Stokes flow solver with a two-equation turbulence model. For more efficient computation of unsteady flows over flapping airfoil, the flow solver is parallel-implemented by MPI programming method. Unsteady computations are performed for low Reynolds number flows over a NACA four-digit series airfoils. Effects of pitching, plunging, and flapping motion with different reduced frequency, amplitude, thickness and camber on aerodynamic characteristics are investigated. Present computational results yield a better agreement in thrust at various reduced frequency with experimental data.