Edison CFD를 활용한 익형 분석 (비행체전산설계)

소개글

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목차

Ⅰ. Introduction
ⅰ. 유한체적법
ⅱ. Edison CFD

Ⅱ. Edison 해석 과정
ⅰ. eMEGA를 활용한 익형 형상 및 격자 생성
ⅱ. Edison 시뮬레이션

Ⅲ. 해석 결과

Ⅳ. 결과 분석

Ⅴ. 결론

Ⅵ. References

본문내용

ⅰ. 유한체적법
유체 지배 방정식은 질량 보존 방정식, 모멘텀 방정식, 에너지 방정식으로 구성되어 있으며 이들은 해석적인 해가 현재까지 밝혀진 바 없는 비선형 연립 편미분 방정식이다. 이렇듯 난해한 유동을 해석하기 위해 FDM, FVM 등 여러 방법이 있으며 이중 유한체적법(FVM)은 적분형으로 구성된 지배 방정식을 각각의 셀(cell)들을 가진 격자 체적으로 이산화하고 각 셀에서의 값들을 다시 적분하여 수치 해석적으로 푸는 방식이다. FVM의 격자 생성은 크게 정렬(structured)과 비정렬(unstructured)로 나뉜다. 정렬 격자계는 해석의 정확도가 높지만 생성하는데 많은 시간이 소요된다. 비정렬 격자계는 반대로 생성의 난이도는 낮지만 해석의 정확도나 원치 않은 곳에서 발산 문제를 야기할 가능성이 높이 존재한다. 이들의 장점을 이용하여 hybrid 또는 overset하여 생성할 수도 있다. 이를 테면 높은 정확도가 요구되는 벽면에서는 정렬 격자를, 벽면에서 멀리 떨어진 곳에서는 성긴 정렬 격자계를 분포시킬 수 있다.

질좋은 격자를 생성하기 위해서는 유동장 변수가 큰 곳, 이를테면 급격한 압력 구배가 발생하는 충격파 발생 영역이나 경계층 같은 지점은 격자를 많이 분포시켜야 한다. 또한 격자가 불연속성을 갖지 않도록 해아 하며 벽면과 같은 경계 조건에서는 가능한 직교성을 갖도록 설정해야 한다.

ⅱ. Edison CFD
Edison은 건국대학교, 서울대학교, 충남대학교, KISTI 등 국내 대학과 연구 기관에서 공동으로 개발한 종합 해석 소프트웨어이다. 이 중 유동 해석을 담당하는 Edison CFD는 비정렬, 정렬 격자 기반의 유한 체적법을 바탕으로 한 전산유체역학 해석 업무를 맡는다. 현업에서는 Flunet, CFX 등 고사양 컴퓨터를 필요로 하는 고가의 소프트웨어가 이용되지만 Edison CFD는 간단하게 메쉬를 생성하여 빠른 해석을 돕는다.

참고 자료

서울대학교 공력 시뮬레이션 & 디자인 연구실, http://mana.snu.ac.kr/research/EDISON_CFD
https://www.edison.re.kr/about-edison
H.K.Versteeg, W.Malalasekera, 유한체적법을 이용한 전산유체역학(서용권 外 4인 역, 홍릉과학출판사), 2006
Eidson 전산유체역학 강의실, https://elearning.edison.re.kr/cfd/courseware/c1/index.html?id=drg_7_3
John.D.Anderson, "Introduction to Flight 3rd Edition(McGrawHill Education), ADDENDIX D-AIRFOIL DATA(p588~589), 1989
Eastman N.Jacobs, Albert Sherman, AIRFOIL SECTION CHARACTERISTICS AS AFFECTED BY VARIATIONS OF THE REYNOLDS NUMBER, NACA, 1937
이보성, 이상산, 이동호, SST 난류 모델을 이용하는 진동하는 익형 주위의 유동장 해석, 한국전산유체공학회, 1999
김상덕, NACA 0021 익형 유동장의 수치해석적 연구, 한국항공운항학회지, 2016