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LES의 공학적 응용

전문가 제언: ○ 예전에는 여러 가지 가정을 도입하여 비선형 Navier-Stokes방정식을 선형화하고 대상 물체 및 경계조건 등을 단순화하여 유동해석을 행하여 오곤 하였으나 실제 대부분은 실험에 의존하고 있었다. 그러나 최근에는 매우 정교하면서 고성능, 고효율의 기계실험을 바탕으로 하여 설계하는 경우, 실험시간과 실험경비가 기하급수적으로 증가하게 된다. 어떤 실험환경은 현재 시설 및 장비로 측정이 불가능한 경우도 있다.

○ 실제로 지구상의 대부분의 유동은 난류라고 할 수 있다. 유체의 이동에너지 측면에서는 단점이 될 수 있으나 열전달이나 연료의 혼합 등의 경우에는 장점이 될 수 있으므로 산업적인 응용에도 한 몫을 하고 있다. 난류모델은 현재 RANS모델뿐만 아니라 LES모델이 포함된다.

○ 비정상 유동에서는 정상유동에서와는 달리 매 시간 단계마다 반복계산을 해야 하기 때문에 소요되는 CPU시간이 과다하게 사용되어야 한다. 그 대안으로 생각할 수 있는 방법이 DNS나 LES에서 널리 사용되는 부분 단계법으로, 속도와 압력을 분리하여 운동량 방정식과 압력을 각각 단 한번에 구하는 효율적 방법이다.

○ LES의 새로운 모델링 방법은 외재적 필터의 “정규화 규칙”과 그 역을 조합함으로써 구현된다. 이러한 정규화 접근은 닫힘 문제로 변환하는 아격자 모델의 시스템적인 유도를 가능하게 한다. LES에서 필터의 중요한 규칙은 필터에 의해서 지정되는 직접수치시뮬레이션항의 LES 예측부분 뿐만 아니라 그것과 일치하는 아격자 닫힘 모델도 완전히 복원한다.

저자: KATO Chisachi
자료유형: 학술정보