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문제 정의
- 형상설계 시 형상변화에 따른 반복계산이 필요하게 되므로, 반복계산 시 유동박리가 존재하는 유동장에서도 비교적 잘 맞는다고 알려진 # 난류모델[6]을 사용하여 유동장을 구하였다. 또한 이렇게 해서 구해진 최적형상에 대해서 큰에디모사법 (large eddy simulation; LES)을 이용하여 그 결 과를 검증하였으며, 이와 같은 방법으로 구현된, 벽면마찰력이 0이 되는 난류유동장의 특성에 대해서 고찰해 보았다.
- 본 연구에서는 주어진 초기 형상에 대하여 출구에서의 압력 회복을 최대화시키는 디퓨져 벽면의 형상, 즉, ΓM의 형상을 찾고자 하는 것이 목적이며, 목적함수를 다음과 같이 정의한다.
- 지금부터는 디퓨져벽면에서 거의 모든 점에서 벽마찰력이 0에 가까운 작은 값을 가질 때 난류유동장은 어떤 성질을 가지는지에 대해서 LES를 이용하여 얻은 결과를 바탕으로 고찰해보기로 하겠다. Stratford[1]는 벽면마찰력이 0인 난류유동장에서 벽면근처에서의 평균 속도는 다음과 같이 벽면으로부터의 거리의 제곱근에 비례함을 보였다.
- 본 연구에서는 난류평판 디퓨져에서 디퓨져 출구에서의 압력이 최대가 되도록 하는 디퓨져의 형상을 수학적 이론을 이용하여 설계하였다. 형상설계 시, 유동장의 계산은k-ε-v2-f 난류모델을 사용하여 연구를 수행하였다.
가설 설정
- (a) 디퓨져의 초기 형상(Obi et cl.의 디퓨졔[7])을 가정한다.
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