비정렬 중첩 격자기법을 통한 동축반전 로터의 간섭현상에 관한 수치적 연구

Abstract

압축성 Navier-Stokes방정식을 이용해서 정지비행하고 있는 동축반전 로터의 공력에 대해 연구를 수행하였다. 동축반전 로터 주위의 비정상 유동에 대해 수치적 모사를 하기위해 병렬화된 비정렬 중첩격자기법을 사용하였다. 지배방정식은 공간적으로 격자점 중심의 유한체적법을 이용하여 차분화 하였다. 내재적 시간적분법으로는 오일러 후방차분법과 Gauss-Seidel방법을 사용하였다. 계산의 효율성을 위해 유동해석프로그램은 병렬화하였다. 유동해석프로그램의 정확성을 검증하기 위해서 NACA0012 단일로터에 대해서 유동해석을 수행하고 이를 실험치와 비교해보았다. 동축반전 로터 해석검증으로 자주 사용되는 Harrington rotor2의 정확한 모델링 검증을 위해 Harrington rotor2의 단일 로터에 대해 유동해석을 수행하고 이를 실험치와 비교해보았다. 동축반전 로터의 유동해석은 Harrington rotor2에 대해 수행하였다. 전반적으로 추력과 동력을 실험치와 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 상하로터의 간섭에 의해서 4/rev의 주기를 비정상 유동이 발생한다. 이는 벤츄리 효과와 올려씻음과 내려씻음효과에 의해 나타난 것이다. upper 로터의 공기역학적 특성은 단일 로터의 결과와 유사하다. 그러나 lower 로터는 upper 로터의 내려씻음에 의해 공기역학적 특성이 감소되는 것을 확인할 수 있다. 전체 추력에 있어서 upper 로터의 추력이 많은 부분을 차지한다. 마지막으로 작은 크기의 동축반전 로터에 대한 유동특성을 수치적 모사하기 위해 Nagashima 로터에 대해 수행하였다. 유동특성은 Harrington rotor2의 동축반전 로터의 결과와 매우 유사함을 알 수 있었다.