전산공력음향학을 위한 적응 이동 중첩격자기법 개발

Abstract

CAA(Computational AeroAcoustics)는 CFD의 한 부류로서 유체 그 자체보다는 음파의 거동에 더 초점을 두고 해석하는 학문이다. 유동에 비해 상대적으로 크기가 작은 음파를 해석하기 위해서 CAA는 일반적인 CFD기법보다는 고차 정확도의 해석기법을 사용한다. 그러나 고차 정확도의 해석기법을 사용하게 됨으로써 격자의 성능에 매우 민감하여 복잡한 형상을 대상으로 한 문제에 적용시키는데 한계가 있어왔다. 본 논문에서는 CAA에 사용되는 고차 고해상도 해석기법에 적합한 중첩격자 기법이 제시되었다. 중첩격자기법을 사용할 경우, 여러 개의 물체가 존재하는 경우나 복잡한 형상에 대해서 비교적 쉽게 해석을 수행할 수 있으며, 전체적인 격자의 수도 줄일 수 있다. 오차 해석을 통해 4차 정확도의 라그랑지 내삽법을 제안하여 사용하였다. 또한 와류를 따라 움직이는 이동 중첩 격자 기법이 사용함으로서, 낭비되는 격자의 수를 줄였다. 제안한 이동중첩격자기법을 기반으로 검증 문제를 해석하였으며, 이를 통해 음파의 전파와 산란 현상을 성공적으로 해석할 수 있음을 보였다. 또한 와류-에어포일 간섭 현상을 해석하여 에어포일 표면에서의 물성치는 물론 원거리에로 전파되는 음파를 해석하였다.