고입사각 압축기 익렬 내의 3차원 난류유동에 관한 수치적 연구

Numerical Study for 3D Turbulent Flow in High Incidence Compressor Cascade

  • 안병진 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 정기호 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 김귀순 (부산대학교 항공우주공학과) ;
  • 임진식 (국방과학연구소) ;
  • 김유일 (국방과학연구소)
  • 발행 : 2002.09.01

초록

2차원, 3차원 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 DCA 압축기 익렬의 수치해석을 수행하고, 여러 가지 입사각에 대해 실험치와 비교.검토하였다. SIMPLE 알고리즘을 적용한 2차원, 3차원 코드는 대류항의 이산화에 하이브리드 도식을, 집중격자기법을 사용할 때 발생할 수 있는 압력진동해를 방지하기 위하여 PWIM을 사용하였다. 캐스케이드 유동을 예측하는데 있어서 가장 중요한 요소 중의 하나가 난류모델링이다. 이는 캐스케이드 내의 유동이 역압력구배에 의한 박리와 재부착 등의 복잡한 양상을 보이기 때문이다. 본 연구에서는 계산시간의 효율성을 고려해 $\kappa$-$\varepsilon$ 벽법칙 모델을 사용하였다.

A numerical analysis based on two-dimensional and three-dimensional incompressible Wavier-Stokes equations has been carried out for double-circular-arc compressor cascades and the results are compared with available experimental data at various incidence angles. The 2-D and 3-D computational codes based on SIMPLE algorithm adopt pressure weighted interpolation method for non-staggered grid and hybrid scheme for the convective terms. Turbulence modeling is very important for prediction of cascade flows, which are extremely complex with separation and reattachment by adverse pressure gradient. Considering computation times, $\kappa$-$\varepsilon$ turbulence model with wall function is used.

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참고문헌

  1. W. C. Zierke and S. Deutsch, 'The Measurement of Boundary Layers on a Compressor Blade in Cascade: Part 4-F1ow Fields for Incidence Angles of -1.5 and -8.5 Degrees,' Journal of Turbomachinery, Vol. 112, pp. 241-255, 1990 https://doi.org/10.1115/1.2927638
  2. 홍기라, 송성진, 홍용식, '입사각의 변화에 의한 축류 압축기 캐스케이드의 형상손실,' 한국항공우주학회 춘계학술대회, pp. 218-222, 1998
  3. W. P. Jones and B. E. Launder, 'The Prediction of Laminarization with a Two-Equation Model of Turbulence,' International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 15. pp. 301-314, 1972 https://doi.org/10.1016/0017-9310(72)90076-2
  4. B. E. Launder and D. B. Spalding, 'The Numerical Computation of Turbulent Flows,' Comp. Methods Appl. Mech. Eng., Vol. 3, pp. 269-289, 1974 https://doi.org/10.1016/0045-7825(74)90029-2
  5. S. V. Patankar, 'Numehcal Heat Transfer and Fluid Plow,' Hemisphere, Washington D.C, 1980
  6. D. B. Spalding, 'A Novel Finite Difference Formulation for Differential Expressions Involving Both First and Second Derivatives,' International Journal for Numehcal Methods in Engineehng, Vol. 4, pp. 551-559, 1972 https://doi.org/10.1002/nme.1620040409
  7. C. M. Rhie and W. L. Chow, 'Numehcal Study of the turbulent Flow Past an Airfoil With Trailing Edge Separation,' AIAA Journal, Vol. 21, pp. 1525-1532, 1983 https://doi.org/10.2514/3.8284