다화학종 GH 방정식의 정확성 향상을 위한 벽면 경계조건 연구 및 GH 방정식의 엔트로피 특성 고찰

Abstract

Starting from the Eu"s GH(Generalized Hydrodynamic) theory, the multi-species GH numerical solver is developed in this research and its computatyional behaviors are examined for the hypersonic rarefied flow over an axisymmetric body. To improve the accuracy of the developed multi-species GH solver, various slip-wall boundary conditions are tested and the computed results are compared. Additionally, in order to validate the entropy characteristics of the GH equation, the entropy production and entropy generation rates of the GH equation are investigated in the 1-dimensional normal shock structure test at a high Knudsen number.

본 연구에서는 다화학종 희박유동의 해석을 위해, GH(Generalized Hydrodynamic) 방정식을 기반으로 한 축대칭 유동 해석이 가능한 다화학종 GH 수치해석 기법을 전산유체역학 수치해석자로서 개발하였다. 최초로 구현된 다화학종 GH 수치기법은 축대칭 형상의 물체 주위의 극초음속 희박유동을 대상으로 하여, DSMC(Direct Simulation Monte Carlo) 및 N-S(Navier-Stokes) 방정식의 결과와의 비교를 통해 정확도를 검증하고자 하였다. GH 해석자의 정확도 향상을 위해 고체 벽면에서의 여러 가지 slip-wall 경계조건을 적용하고 각각의 결과를 비교하였다. 또한, 높은 Knudsen 수의 1차원 수직 충격파 구조 문제를 통해 GH 방정식의 엔트로피 특성 및 정확성을 고찰하였다.