난류경계층에 놓인 2차원 및 3차원 트렌치 공동 주위의 표면압력변동 특성에 관한 연구
Study on the Surface Pressure Variation around 2 and 3-Dimensional Trench Cavities Under Turbulent Boundary Layer
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초록
본 논문은 난류경계층에 놓인 2차원 및 3차원 트렌치 공동 주위에서 나타나는 유동 및 표면압력 변동특성에 관한 연구이다. RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 기법을 적용하여 공동 주위 난류 유동을 2차원 및 3차원 격자를 구성하여 수치적으로 모사하였다. 여기서 사용된 난류모델은 RANS 2-방정식 난류모델로 표준 k-ε모델과 k-ω SST 모델이 사용되었으며, 적용된 모델링의 차이에 따른 트렌치 공동 주위의 유동 및 표면의 압력특성을 알아보았다. 적용된 난류모델이 타당한 해를 가지기 위해서 공동의 벽면에 격자를 밀집시켜 격자의존성에 의한 영향을 최소화 하였다. 트렌치 공동유동의 특성을 일반화하기위해 사용된 레이놀즈수는 특성길이와 유동장의 자유흐름속도를 기준으로 하였으며, 그 크기는 1.6×10^4이다. 본 연구의 최종 목적은 2가지의 난류모델에 의한 영향과 2차원 및 3차원 트렌치 공동내부의 표면압력 결과를 통해 공동 주위 유동 특징을 파악하고자 하였다.
Abstract
The paper aims to study on the surface pressure variation around open cavities under turbulent boundary flow. RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) modeling was applied for making a numerical simulation of turbulent flow. 2-equation models used in this paper include standard k-ε and k-ω SST model. In order to understand the flow and surface pressure variation around the cavities, the calculations are made on a series of 2 and 3-dimensional open trench cavities placed in a turbulent boundary layer at a Reynolds number of 1.6×10^4 based on the velocity at free stream velocity U_∞ and length of the cavity L. For getting an appropriate solution in the RANS equation for a cavity flow, the computational mesh is densely attracted to the cavity surface and coarsely far-field, as this also aids saving the computation cost and rapid convergence. The results include the flow and surface pressure variations inside cavities with the two different turbulence models.
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