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제안 방법
- Caradonna and Tung모델을 이용하여 Sliding Mesh기법을 검증하였고 동일한 조건을 이용하여 전진 비행하는 헬리콥터 주위유동을 해석해 보았다. 표면 흐름이 Free Stream과 같고 변화가 거의 없는 곳이 피토튜브의 1차적 장착위치라 할 수 있다.
- Side Slip(옆 미끄럼)의 영향을 알아보기 위해 Side Slip 5°를 하여 해석한 것과 비교하였으며, 속도에 따른 비교를 하기 위해 마하수 0.2에서 해석을 수행하였다.
- 그리고 주변 유동 특성이 변해도 Free Stream압력과 유사하거나 흐름이 안정적인 부분 또한 소프트웨어로 오차 보정을 통해 유동측정이 가능함으로 피토튜브 장착이 가능하다. 본 연구에서 전진 비행하는 헬리콥터 주위 유동장을 상용 소프트웨어로 해석한 뒤 분석함으로서 흐름이 안정된 곳을 찾을 수 있었으며 이를 통해 피토튜브 장착 위치를 선정할 수 있었다.
- 본 연구에서는 CFD해석을 위해 Fluent V6.3을 사용하였다. Fluent에서 회전하는 물체를 해석하기 위한 방법으로는 상대운동을 하는 각각의 격자를 생성하여 해석하는 Dynamic Mesh와 격자 자체를 이동시키는 Sliding Mesh가 있다.
- 이외에도 측풍으로 인한 Side Slip에 의한 영향 등을 고려할 수가 있다[9]. 본 연구에서는 로터후류의 영향과 Side Slip에 의한 영향을 주된 기준으로 선정하였다.
- 본 연구에서는 피토튜브 장착위치 선정을 위해 전진 비행하는 헬리콥터의 유동장을 상용 CFD코드를 이용하여 해석하였다. 동체는 일반적인 헬리콥터 형상을 모델링하였고, 로터는 VR-11X를 사용하였다.
- 전진 비행하는 헬리콥터를 모사하기 위해 비행조건은 마하수 0.26, AOA(Angle of Attack, 받음각) 25°으로 해석하였다.
대상 데이터
- 전진 비행하는 헬리콥터의 유동장을 해석하기에 앞서, Sliding Mesh기법을 검증하기 위하여 Caradonna and Tung모델을 이용하였다[6]. 격자수는 약 120만개이고 헬리콥터 유동장 해석에 쓰인 모델과 동일한 조건으로 해석을 수행하였다. 해석결과 Fig.
- 본 연구에서는 피토튜브 장착위치 선정을 위해 전진 비행하는 헬리콥터의 유동장을 상용 CFD코드를 이용하여 해석하였다. 동체는 일반적인 헬리콥터 형상을 모델링하였고, 로터는 VR-11X를 사용하였다. 전진 비행하는 헬리콥터 유동장을 해석하기 위해 슬라이딩 격자(Sliding Mesh)기법을 사용하였고 Navier-Stokes 방정식에 비해 비교적 간단한 오일러 방정식(Euler Equation)을 이용하여 전진 비행하는 로터와 동체 주위의 유동을 해석하였다[4].
이론/모형
- 전진 비행하는 헬리콥터의 유동장을 해석하기 위해 오일러 방정식을 이용하였으며, 수치기법으로 Cell 기반 유한 체적법(Cell-Based Finite Volume Method), 내재 시간 전진법(Implicit)을 사용하였다. 공간 이산화(Space Discretization)로 2차 풍산 차분법(2nd Order Upwind Scheme)을 사용하였다. 전진 비행하는 헬리콥터를 모사하기 위해 비행조건은 마하수 0.
- Fluent에서 회전하는 물체를 해석하기 위한 방법으로는 상대운동을 하는 각각의 격자를 생성하여 해석하는 Dynamic Mesh와 격자 자체를 이동시키는 Sliding Mesh가 있다. 그 외 Moving Reference Frame(MRF)방법이 있지만 본 연구에서는 Sliding Mesh기법을 사용하였다[4]. Fig.
- 동체는 일반적인 헬리콥터 형상을 모델링하였고, 로터는 VR-11X를 사용하였다. 전진 비행하는 헬리콥터 유동장을 해석하기 위해 슬라이딩 격자(Sliding Mesh)기법을 사용하였고 Navier-Stokes 방정식에 비해 비교적 간단한 오일러 방정식(Euler Equation)을 이용하여 전진 비행하는 로터와 동체 주위의 유동을 해석하였다[4]. 오일러 방정식은 비점성이지만 웨이브항력, 충격파 위치, 충격파로 인한 압력상승 등을 예측할 수 있으며 또한 와류를 해석할 수 있으므로 복잡한 Vortical Wake와 블레이드-와류간 상호작용 등의 현상을 해석하는 것이 가능하다[1].
- 전진 비행하는 헬리콥터의 유동장을 해석하기 위해 오일러 방정식을 이용하였으며, 수치기법으로 Cell 기반 유한 체적법(Cell-Based Finite Volume Method), 내재 시간 전진법(Implicit)을 사용하였다. 공간 이산화(Space Discretization)로 2차 풍산 차분법(2nd Order Upwind Scheme)을 사용하였다.
- 공유한 면을 통해 Flux를 주고받아 상대운동을 하는 독립적인 Cell Zone에서 비정상 유동 해석이 가능하게 된다[5]. 전진 비행하는 헬리콥터의 유동장을 해석하기에 앞서, Sliding Mesh기법을 검증하기 위하여 Caradonna and Tung모델을 이용하였다[6]. 격자수는 약 120만개이고 헬리콥터 유동장 해석에 쓰인 모델과 동일한 조건으로 해석을 수행하였다.
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