초록 ▼

제 1 장 서 론
제 1 절 연구 개요
1. 연구의 목적
본 연구의 목적은 지난 수십 년간 발전해 온 전산유체역학기법과 가상현실기술을 융합하여 기존 풍동시험에 대한 의존성을 절감하기 위한 가상풍동시스템 구축에 필요한 유동해석 프로그램을 개발함에 있다. 본 연구에서 개발되는 핵심기술은 향후 무인기, 전투기, 일반항공기의 고정밀 해석과 설계에 적용될 수 있으며, 대용량 해석 기술과 GPU 포팅을 통하여 정밀한 유동해석 결과를 빠른 시간 안에 해석하고자 한다. 이를 통해 기존에 처리하기 힘들었던 대용량의 유동 정보를 분석

제 1 장 서 론
제 1 절 연구 개요
1. 연구의 목적
본 연구의 목적은 지난 수십 년간 발전해 온 전산유체역학기법과 가상현실기술을 융합하여 기존 풍동시험에 대한 의존성을 절감하기 위한 가상풍동시스템 구축에 필요한 유동해석 프로그램을 개발함에 있다. 본 연구에서 개발되는 핵심기술은 향후 무인기, 전투기, 일반항공기의 고정밀 해석과 설계에 적용될 수 있으며, 대용량 해석 기술과 GPU 포팅을 통하여 정밀한 유동해석 결과를 빠른 시간 안에 해석하고자 한다. 이를 통해 기존에 처리하기 힘들었던 대용량의 유동 정보를 분석하고 가시화함으로써 복잡한 물리적 현상의 해석을 가능하도록 한다. 본 연구는 비행체의 형상자료를 이용한 아/천/초음속 유동영역과 저 레이놀즈수 및 광범위한 유동영역을 포괄하는 다물리 유동장 해석을 위한 전산유체역학기법을 개발하여 가상현실 기반 가상풍동시스템을 구축하는 것을 목적으로 한다. 또한, 구축된 가상풍동시스템을 이용하여 수억 개의 격자점을 가지는 항공기 전기체 형상의 고정밀 해석과 3차원 가시화를 구현함으로써 개발시스템의 우월성을 입증할 것이다.

2. 연구의 필요성
전산유체역학은 지난 50여 년 동안 지속적으로 발전하여 기계시스템, 항공우주, 환경, 화학공학, 심지어 천문학에도 적용되어 오고 있다. 전통적인 방법의 전산유체역학은 이미 성숙한 단계에 진입하여 복잡한 문제에 적용되고 있으며, 정상상태(steady-state)의 유체 해석 기법은 실제 실용설계에 필요한 효율성과 정확성을 확보하고 있다. 반면, 비정상(unsteady) 특성이 중요한 유체역학 문제에는 많은 계산 시간과 계산 용량이 필요한 것이 현실이다. 아래 그림은 제안기관이 활용하고 있는 국내개발 전산유체역학 해석코드인 KFLOW를 활용하여 수행했거나, 하고 있는 유체역학의 문제를 계산 시간과 계산용량의 함수로 개괄적으로 도시한 그림이다.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 목 차 ... 3
• 표 목 차 ... 6
• 그 림 목 차 ... 7
• 제 1 장 서 론 ... 15
• 제 1 절 연구 개요 ... 15
• 1. 연구의 목적 ... 15
• 2. 연구의 필요성 ... 15
• 제 2 절 연구범위 및 방법 ... 19
• 1. 연구범위 ... 19
• 제 2 장 본 론 ... 27
• 제 1 절 기술개발 내용 및 방법 ... 27
• 1. 지배방정식 ... 27
• 2. 공간이산화 ... 29
• 3. 시간전진기법 ... 34
• 4. 경계조건 ... 38
• 5. 난류 모델 ... 40
• 6. 예조건화 기법 ... 42
• 7. Detached Eddy Simulation(DES) 모델링 ... 49
• 8. 천이 모델 ... 54
• 9. 중첩격자 기법 ... 60
• 10. 형상함수를 이용한 형상 변형 ... 65
• 11. 스프링 상사(Spring Analogy)를 이용한 격자 변형 기법 ... 69
• 12. CUDA를 사용한 유동해석 프로그램의 GPU porting ... 71
• 제 3 장 연구 결과 ... 75
• 제 1 절 경계층/층류/박리형상 해석 결과 ... 75
• 1. 경계층/천이/박리 해석 ... 75
• 2. 3차원 형상 유동해석 ... 95
• 3. Generic 전기체 유동해석 ... 102
• 제 2 절 저레이놀즈수 유동장 해석 ... 112
• 1. 예조건화 기법을 사용한 실린더 주위 유동해석 ... 112
• 2. Eppler387 Airfoil을 사용한 저레이놀즈수 유동장 해석 ... 115
• 제 3 절 LES/DES 모델링을 이용한 유동 해석 ... 118
• 1. DDES 기법을 사용한 후향 계단 유동해석 ... 118
• 제 4 절 아음속/천음속/초음속 유동해석 응용 ... 137
• 1. 2차원 익형 최적 설계에 필요한 디자인 테이블 작성 ... 137
• 2. 회전익기 전진비행 유동 해석 ... 143
• 제 5 절 GPU 가속 ... 156
• 1. CUDA를 사용한 유동해석 코드의 GPU 가속 ... 156
• 2. KFLOW_GPU 코드를 사용한 유동해석 성능 비교 ... 160
• 참고문헌 ... 169
• 끝페이지 ... 174