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천이 현상을 고려한 Hybrid RANS/LES 모델을 사용한 Eppler387 익형 공력해석
사정환,박수형 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.4
비정상 와류 해석의 정확도를 높이기 위해 개발된 Hybrid RANS/LES 모델은 경계층 내부는 RNAS 방식으로, 경계층 외부는 LES 방식으로 유동해석을 수행하는 해석 모델이다. Hybrid RANS/LES 모델은 완전 난류 모델을 기반으로 개발되었기 때문에 유동천이현상을 예측하지 못한다. 본 연구에서는 유동천이 현상을 고려할 수 있는 Hybrid RANS/LES 모델을 개발하고자 한다. 새로운 혼합 모델을 개발하기 위해 k-ω SST 모델을 기반으로 하는 γ-Reθ 천이 모델과 Hybrid RANS/LES 모델의 한 종류인 DDES-SST 모델을 사용하였다. 개발된 모델을 사용한 유동해석 결과는 Eppler387 익형 실험결과와 비교하여 천이 해석과 박리해석 가능 여부를 확인하였다.
사정환,전상언,박수형 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.4
본 연구에서는 NACA0012 익형과 KU109 익형의 천이유동해석을 위한 근사 eN 방법과 γ-Reθ 천이 모델의 항력 예측특성을 비교하였다. 항력 예측에서 γ-Reθ 천이전달 모델을 사용한 결과는 근사 eN 방법을 사용한 결과들보다 고받음각에서 더 좋은 결과를 제시하였다. 또한 천이 유동해석 결과는 완전난류의 결과에 비해 실험결과와 매우 유사한 경향을 보여주고 있었으며, 특히 항력의 예측에서 많은 차이를 보여주고 있었다. Approximate eN methods and γ-Reθ transition model are compared for drag prediction of subsonic NACA0012 and KU109 airfoils. Computational results using γ-Reθ transition model provides better drag coefficients than results from approximate eN methods when compared with experimental data. Results from transition models are in a better agreement with experimental data than results from the fully turbulent results, especially in the prediction of drag coefficient.
동체효과를 고려한 HART Ⅱ 로터의 CFD/CSD 연계해석 연구 - 1 : 공력 부분
사정환,유영현,박재상,박수형,정성남 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.4
BVI 현상을 연구하기 위해, HART II 모델을 사용하여 유체/구조 연계해석을 수행하였다. 동체의 효과를 살펴보기 위하여 단일 로터 형상과 로터-동체 형상을 사용하여 연계해석을 수행하였다. 연계해석을 위해 KFLOW 와 CAMRAD II 을 사용하였다. HART II 실험은 하강비행조건에서 이루어졌기 때문에 동체에서 발생한 후류가 로터의 공력과 로터 트림에 영향을 주었다. 이러한 동체의 영향으로 인해 단일 로터와 로터-동체의 제어각과 블레이드 변형의 차이가 발생하게 된다. 동체를 포함한 해석의 경우 CnM² 의 분포가 실험 결과와 더 유사함을 확인 하였다. 단일 로터의 결과는 실험과 로터-동체의 결과와 다르게 BVI 현상을 정확하게 포착하지 못했다. 이것은 단일 로터의 경우 블레이드와 충돌하는 와류의 강도와 형태가 로터-동체의 경우와 형태와 강도가 다르기 때문이었다. 블레이드에서 발생하는 와류의 거동을 비교해본 결과 동체-로터 형상을 사용한 경우 실험값에 더욱 근접함을 확인하였다. In this study, the effect of fuselage is studied using coupled computational fluid dynamics (CFD) and computational structural dynamics (CSD) codes to understand their influences on helicopter blade-vortex interaction (BVI) airloads, rotor trim, blade deflections, and rotor wakes in descending flight. An iterative loosely coupled trim methodology was used to couple KFLOW and CAMRAD II codes. The presence of the fuselage created strong turbulence was affected on rotor airloads and trim analysis (blade pitch angle, blade deformation). The rotor-fuselage model improved the prediction for the phase of CnM² compared to the isolated rotor models, and it also improved the predicted trim controls. The BVI event of the isolated rotor model was not show good prediction. The shape and strength of the interacted vortex made some different of BVI airloads. The predicted tip vortex locations of the rotor-fuselage case correlate well with the measured data and the discrepancies of the vortex locations are much smaller than those for the isolated rotor case.
저 레이놀즈수 유동에서 γ-Re<SUB>θ</SUB> 천이 모델을 사용한 Eppler387 익형 공력해석
사정환,전상언,박수형,전경진 한국항공우주학회 2014 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.4
저 레이놀즈수 영역에서 Eppler387익형을 사용하여 천이 유동해석을 수행하였다. 저 레이놀즈수 영역의 유동해석을 위해 예조건화 기법을 사용하였으며, 천이 해석을 위해 γ-Reθ 천이 모델을 사용하였다. 예조건화 기법을 사용하지 않은 경우 저 레이놀즈수 영역의 유동 천이 현상을 정확하게 예측할 수 없었다. 예조건화 기법이 적용된γ-Reθ 천이 모델의 검증을 위해 실험 결과와 비교했다. 유동해석 결과가 실험 결과에 비해 익형 실속 영역을 다소 빠르게 예측하고 있지만, 실속 이전의 받음각에서의 결과들은 실험 결과와 매우 잘 일치하고 있음을 확인하였다. The transitional flow analysis is performed using Eppler387 airfoil at low Reynolds number. Preconditioning method is used for low Reynolds number flow analysis and γ-Reθ transition model is used for transitional flow analysis. Not using preconditioning method, flow transition phenomenon is not accurately predicted at low Reynolds number. Computational results are compared with the experimental data for validation γ-Reθ transition model and preconditioning method. The stall prediction of computational result is slightly lower than experimental data. Computational results show good agreement with the experimental data at low angle of attack before the stall.
Low-Reynolds number flow computation for eppler 387 wing using hybrid DES/transition model
사정환,박수형,김창주,박정근 대한기계학회 2015 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.29 No.5
Detached eddy simulations were successfully applied to assess fully-turbulent external flows. DES exploits the advantages of RANSmodeling inside of the boundary layer and large eddy simulation outside of the turbulent boundary layer. The DES results have generallyshown excellent solutions for unsteady wake flows, but not for transitional flows because DES is fundamentally based on a fully turbulentassumption. A hybrid model that combines the DES and γ-Reθ transition models is hereby proposed to simulate both the unsteadywake and the laminar/turbulent transition inside of the boundary layer. The numerical results provided by the simulation are compared toexperimental data obtained from an Eppler 387 airfoil. The results indicate that the hybrid DES/Transition model predicts both stronglaminar/turbulent transition phenomena including the laminar separation bubble and flow separation at high angles of attack.