NACA0015 익형의 공력특성에 대한 수치해석적 연구
Numerical study on aerodynamic characteristics of NACA0015
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초록
본 연구에서는, NACA 익형의 받음각의 변화에 따른 영향을 파악하기 위한 연구로서, 수직축 다리우스 풍력 발전기를 만들기 위한 기본적 형상을 이용하였다. 특히 수치해석에 있어 근접벽면 모델링에서 y+값이 1에 가까울수록 수치결과값이 정확해진다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는, y+값의 변화를 통하여 최적의 y+값을 찾는 것을 목표로 하고 있다. 본 연구에서 사용한 레이놀즈 수는 360,000로 익형길이, 입구 유속은 각각 0.12m, 43.8m/s으로 설정하였다. 수치해석결과 익형의 양력계수는 받음각이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보이며, 실속각 이후에 급격히 감소하는 것을 확인하였으며 양력계수는 받음각이 0° ∼ 10°까지 증가하였고 이후, y+값에 따라 다르지만 대략 10° ∼ 16°에서 급격히 떨어졌다. 본 논문에서 실험결과에 근거하여 수치해석에 y+값이 1에 가까운 것이 적절하다고 판단된다. 표면 압력 분포에서 최대값과 최소값 C/Cm은 1.89, 그리고 최대값의 변화는 받음각의 증가에 따라 앞쪽, 혹은 뒤쪽으로 이동되었다.
Abstract
In this study, a numerical simulation is made to understand the effect of the angle of attack on a NACA airfoil, which will be used for a basic shape to apply for making the vertical axis Darius wind turbine. The near-wall y+ value which is less than 1 is known to be most desirable for a near-wall modeling. Therefore, this study is aiming to observe the variation and find the optimized value of y+. The Reynolds number used in this study was 360,000, where the chord length and the velocity were 0.12m and 43.8m/s, respectively. Generally, the lift coefficient of the airfoil tends to increase as the angle of attack increases and it decreases substantially at the stall angle and then it decreases. As expected, the lift coefficient increases rapidly from 0 to 10 degs and then after the sudden drop of the lift (i.e., the stall) at around 10 to 16 degs depending on the y+ value. In this paper, it seems to be reliable and appropriate to use y+ value close to 1. From the surface pressure distribution, the maximum and minimum peaks were obtained at the C/Cm 1.89, and these peaks move forward or backward as the angle of attack increases.
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