모멘텀 소스 방법을 이용한 로터-기체간의 간섭작용 해석 (Aerodynamic Simulation of Rotor-Airframe Interaction by the Momentum Source Method)

서지정보

· 발행기관 : 한국항공우주학회
· 수록지 정보 : 한국항공우주학회지 / 37권 / 2호 / 113 ~ 120페이지
· 저자명 : 김영화, 박승오

초록

로터-기체 사이의 간섭작용을 정확하게 계산하기 위해서는 로터의 회전을 사실적으로 모사할 수 있는 로터-기체 결합형상의 Navier-Stokes 해석이 필요하다. 하지만 회전하는 로터를 포함한 전기체를 해석할 경우 격자가 증가함에 따라 계산 비용과 시간이 증가된다. 모멘텀 소스 방법은 로터를 디스크 격자에 모멘텀 소스로 대체하여 시간 평균된 로터-기체의 간섭작용을 해석하므로 비교적 경제적이면서도 정확한 결과를 얻을 수 있다. 일반적으로 모멘텀 소스 값은 블레이드 요소 이론을 이용하여 구하지만 결과의 정확성이 떨어진다. 따라서 본 연구에서는 모멘텀 소스를 Moving mesh 방법을 이용한 Navier-Stokes 계산을 통해 구하여 정확성을 높였다. 이 모멘텀 소스 값을 이용하여 정상해석을 하여 실험결과와 비교하였다. 기존의 모멘텀 소스 방법은 시간 평균된 유동장만 관찰할 수 있으므로 비정상 유동장을 관찰하기 위하여 비정상 로터-기체 간섭작용 해석 모델을 개발하여 실험결과와 비교해 보았다. 검증을 위하여 간단한 형상인 Georgia Tech 형상을 사용하여 실험결과와 비교해 보았으며 본 연구의 계산결과가 실험결과와 잘 일치하는 것을 볼 수 있었다.

영어초록

To numerically simulate aerodynamics of rotor-airframe interaction in a rigorous manner, we need to solve the Navier-Stokes system for a rotor-airframe combination in a single computational domain. This imposes a computational burden since rotating blades and a stationary body have to be simultaneously dealt with. An efficient alternative is a momentum source method in which the action of rotor is approximated as momentum source in a stationary mesh system built around the airframe. This makes the simulation much easier. The magnitude of the momentum source is usually evaluated by the blade element theory, which often results in a poor accuracy. In the present work, we evaluate the momentum source from the simulation data by using the Navier-Stokes equations only for a rotor system. Using this data, we simulated the time-averaged steady rotor-airfame interaction and developed the unsteady rotor-airframe interaction. Computations were carried out for the simplified rotor-airframe model (the Georgia Tech configuration) and the results were compared with experimental data. The results were in good agreement with experimental data, suggesting that the present approach is a usefull method for rotor-airframe interaction analysis.

참고자료

· 없음