실린더 외부유동 수치해석(전산열유체)

소개

레이놀즈수에 따른 실린더 외부유동 수치해석(CFD, FLUENT)

목차

없음

본문내용

1. 실린더 외부유동 수치해석
1-1. 실습 개요
매끈한 원형 실린더 주위의 유동은 기하학적인 단순성은 물론 공학적으로 실제적인 응용에 따른 중요성 때문에 이러한 구조물에 대한 유동관련 비정상 부하에 대한 지식은 공학적 설계 및 제어에 있어서 절대적으로 필요하다.
원형 실린더 주위의 유동은 레이놀즈수가 매우 낮은 경우 위아래가 대칭인 정상상태의 유동이나, 레이놀즈수가 증가함에 따라 위아래의 대칭이 사라지고 두 개의 부착된 회오리가 실린더 뒤쪽에 나타난다. 레이놀즈수 Re가 증가함에 따라 점점 커져, Re45에서 정상상태의 경계조건하에서도 비정상적인 유동상태가 자발적으로 생기고, 실린더 뒤쪽에 규칙적인 모습으로 번갈아 일어나는 와류유출(vortex shedding 또는 와류발산)이 생긴다. 이 와류유출은 유동으로 야기되는 진동 및 소음의 주요 요인으로 알려져 있다.
본 실습은 원형 실린더 주위 정상(Re=40), 비정상(Re=100) 와류유출 유동에 대한 구조를 ICEM CFD 프로그램을 통해 구조화하고, 해석프로그램(Fluent_V6)에 수치를 입력하고 해석하는 과정이다. 비교적 낮은 레이놀즈수 40에서의 원형 실린더 주위의 압력분포와 유선을 2차원적으로 나타내고, 비점상 유동의 와류현상을 도출 할 수 있는 레이놀즈 100에서의 실린더 주변의 분포와 비교한다.
1-2. 선행 연구 조사
현재까지 원형 실린더 주위 유동에 대한 이론적, 실험적 및 수치해석적 연구가 많이 존재하나, 여러 가지 면에서 아직 명확하지 않은 부분이 많다. 특히 레이놀즈 수 6000 이하인 경우에는 수치해석적 연구결과와 실험적 연구결과 사이에 상당한 차이를 보이고 있다. 또한 실린더 뒤쪽에 자발적으로 생기는 와류는 신뢰할 수 있는 수치해석적인 방법을 사용하여야만 예측될 수 있기 때문에 현재까지도 새로운 계산기법 및 코드개발과 같이 수치해석적인 방법을 연구하는 연구자에게 특별한 관심의 대상이 되고 있다.

참고자료

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