학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 기계항공공학부, 2014. 2. 김규홍.본 연구에서는 오픈소스(Open source)기반의 전산유체역학 프로그램인 오픈폼(OpenFOAM)에 LU-SGS(Lower Upper Symmetric Gauss Seidel) 수치기법을 적용한 압축성코드를 개발하고 이에 대한 검증을 수행하였다.
기본적으로 비압축성유동 해석을 위해 압력기반으로 개발된 오픈폼(OpenFOAM)의 지배방정식을 밀도기반의 지배방정식으로 수정하였고 기존의 오픈폼(OpenFOAM)에서 제공하고 있는 Explicit 시간적분법을 LU-SGS 수치기법을 적용한 Implicit 시간적분법으로 수정하였다. 또한 현재 오픈폼(OpenFOAM)에서 개발되지 않은 특성경계방정식인 리만(Riemann)경계조건을 추가하였고 기존에 오픈폼(OpenFOAM)에서 제공하고 있는 벽함수(Wall function) 및 일부 Library 에 대한 수정을 수행하였다.
개발된 코드를 기반으로 코드검증 시 널리 사용되고 있는 검증모델을 선정하여 검증을 수행하였고 이를 기존의 오픈폼(OpenFOAM) 해석자와 비교함에 따라 개발된 코드의 활용가능성을 확인하였다. 또한 이를 바탕으로 대한민국에서 개발하고 운용중인 비행기의 전산해석을 수행하였고 이를 풍동실험값과 비교함에 따라 향후 수행할 연구 방향을 제시하였다.1. 서론 10
1.1 연구배경 10
1.2 오픈폼(OpenFOAM) 이란 13
1.3 연구목표 14
2. OpenFOAM Standard Solvers 16
2.1 비압축성(Incompressible) 유동 16
2.1.1 원형실린더 주위의 본 카르만 와류의 전산해석 16
2.1.2 해석조건 및 경계조건 17
2.1.3 코드검증 및 분석 18
2.1.3.1 이론적인 접근 18
2.1.3.2 Time Resolution Study 19
2.1.3.3 Grid Resolution Study 21
2.1.4 실험값과의 검증 23
2.2 압축성(Compressible) 유동 24
2.2.1 2차원 쐐기(Wedge) 경사충격파 해석 24
2.2.2 해석조건 및 전산해석결과 24
3. Code Development and Validation 26
3.1 Density Based Solver 27
3.1.1 밀도 기반의 보존형 지배방정식 27
3.1.2 Oblique shock on a 2D wedge at Mach 2.5 28
3.2 Implicit Time Integration (LU-SGS) 30
3.2.1 Time Integration 30
3.2.2 Implicit LU-SGS 32
3.2.3 Transonic flow over a Bump in a channel 34
3.3 Characteristic Boundary Condition (Riemann Invariant) 35
3.3.1 Riemann Invariant 35
3.4 Turbulence model validation 40
3.4.1 RAE-2822 Transonic Airfoil 40
3.5 Automatic Wall Function 42
3.5.1 Wall treatment for a turbulence model 42
3.5.2 k-omega SST Model 43
3.5.3 Flat plate turbulent boundary layer 44
4. Applications 48
4.1 Shock Boundary Layer Interaction 48
4.1.1 해석조건 및 경계조건 48
4.1.2 충격파-경계층 상호작용의 유동현상 49
4.1.3 전산해석결과 50
4.2 Flat Plate 55
4.2.1 해석조건 및 경계조건 55
4.2.2 전산해석결과 57
4.3 Aircraft-1 60
4.3.1 해석조건 및 경계조건 60
4.3.2 전산해석결과 61
5. 결론 64
6. 참고 문헌 67Maste
