비정상/비압축 Navier-Stokes 방정식을 이용한 2차원 곤충날개 운동의 수치적 연구 = A numerical study of 2-D insect wing motion using unsteady/incompressible navier-stokes equation

Abstract

곤충 날개의 2차원적 운동인 "8자 운동"을 전산유체역학으로 해석하였다. 날개 운동의 모델은 Nachtigall[1]이 검정금파리(phormia regina)에 대한 tethered flight 실험에서 얻은 결과를 이용하였다. 곤충 날개 주위의 유동은 와류의 복잡한 거동과 같은 비정상(unsteady)적인 특성을 지니며 또한 유동의 속도도 음속에 비해 매우 낮기 때문에 지배방정식은 비정상/비압축성 Navier-Stokes 방정식을 이용하였다. 날개 운동의 궤적은 Fourier 급수로 나타낼 수 있다. 해석 결과 나타난 유동장에서는 매우 복잡한 와류들이 보여지며, 이는 양력과 추력의 발생에 있어 물리적으로 비정상적인 메커니즘을 제공한다는 사실을 알 수 있었다. 특히 upstroke 의 마지막에서 발생되는 추력의 갑작스러운 생성은 순환(circulation)과 밀접한 연관이 있을 것으로 보여진다.