비정렬 중첩 격자기법을 이용한 헬리콥터 요소간 공력간섭에 대한 수치적 연구

Abstract

헬리콥터 주위에서의 비정상 유동장을 수치적으로 모사하고 주로터와 다른 요소들 즉, 동체, 꼬리로터 그리고 외부 장착물과의 공력 간섭현상에 대해 연구를 수행하였다. 격자점 중심의 유한 체적법을 사용하여 지배 방정식인 오일러 방정식을 차분화 하였으며, 비점성 유동 변수들은 Roe의 FDS(Flux Difference Splitting)를 사용하여 계산되었다. 시간 전진은 2차 정확도를 가지는 Euler 풍상차분법을 바탕으로 내재적으로 계산하였다. 많은 격자를 필요로 하는 복잡한 유동 계산의 효율성을 높이기 위해서 해석자를 병렬화 하였다. 여러 개의 헬리콥터 요소 간의 상대운동을 효과적으로 모사하기 위해서 비정렬 기반의 중첩 격자 기법을 사용하였다. 사용된 해석자의 검증을 위해서 ROBIN (ROtor Body INteraction)형상에 대한 유동장 및 간섭현상에 관한 해석이 이루어졌으며, 해석을 통해 얻은 결과는 실험치와 비교하여 본 연구에 사용된 기법에 대한 신뢰성을 확보하였다. 꼬리로터를 포함한 전기체 헬리콥터 형상 주위의 유동에 대해 연구를 수행하였고, 이 수치적 모사의 결과를 통해 주로터와 다른 요소간의 간섭현상은 정확한 헬리콥터의 성능을 예측하는데 있어서 무시되어서는 안되는 중요한 현상임을 확인할 수 있었다.