프로펠러 날개 후류의 비정상 와류에 대한 실용적인 전산유체역학 해석법

전문가 제언

○ 근년, 전산유체역학(CFD)은 유체의 동적인 움직임을 컴퓨터를 이용해서 수치해석적 방법으로 계산해 내는 기술 컴퓨팅 학문으로 확고하게 자리매김하고 있다.

 

？ CFD는 비선형 편미분 방정식인 나비에스토크스 방정식(Navier- Stokes Equations)을 유한차분법(FDM), 유한요소법(FEM), 유한체적법(FVM) 등을 이용 혹은 분할(discretize)하여 대수방정식(algebraic equation)으로 변환한 다음, 이를 수치기법(numerical methods) 알고리즘으로 이용하여 유체의 유동을 해석한다.

 

？ CFD는 단/다상 유동(single-multi phase flow), 연소, 화학반응 등 다양한 문제들을 해석할 수 있도록 개발되어, 이들 수치해석의 과정과 결과는 조선？항공？우주, 자동차, 열원동기, 유체기계 등과 생활 주변 기기(예를 들면 펌프, 히트펌프, 송풍기, 압축기, 난방 배관 등)에 적용되고 있다.

 

○ 본고는 CFD를 활용하여 항해 중인 선박의 프로펠러에서 방사되는 수중 방사 잡음을 줄일 목적으로, RANS 모델과 LES 모델을 조합시킨 ELES를 이용한 해석법을 소개하였다. 나비에스토크스 방정식이 현재의 유체 상황을 정확히 나타내 주는 방정식이라면, RANS는 레이놀즈수를 일정 시간동안 평균하여 나타낸 변형된 나비에스토크스 방정식 모델이다. 또한 ELES는 하이브리드 난류 모델의 일종으로 날개 후류에 발생하는 정상？비정상 와류를 정밀하게 추정할 수 있다.

 

○ 우리나라에서도 대학(KAIST와 서울대학교 등)의 기계？조선？항공부문 학과 연구실을 중심으로 CFD에 관련 연구가 많이 수행되고 있다. 하지만 이들 연구분야의 대부분은 유체의 유동 해석이나 에너지의 합리적 활용과 관련되어 있는 특징을 보이고 있다. 본고는 CFD의 연구분야를 기존의 유체역학 혹은 에너지 활용 측면에서 특히 해양생물 환경보호를 위한 관점으로 넓힌 사례라 볼 수 있어서, 해상 무역대국인 우리나라도 관심을 가질 필요가 있다고 생각한다.

저자

YAMADA T. et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

일반기계

연도

2015

권(호)

52(4)

잡지명

三菱重工技報

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

57~64

분석자

조*곤

분석물

• 프로펠러 날개 후류의 비정상 와류에 대한 실용적인 전산유체역학 해석법.pdf [480,481 byte]

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