CFD, 외부유동에 따른 유동해석

소개글

CFD, 외부유동에 따른 유동해석에 대한 보고서 자료입니다.

목차

계산 조건 (1)

상어의 종류 (2)

형태에 따른 벡터, 유동비교 (4)
형태에 따른 압력비교 (5)
형태에 따른 유동해석 (6)

형태에 달리한 지점에 따른 속도, 압력 비교 (7)
카르만 보텍스 ( Karman Vortex ) (10)
형태에 달리한 지점에 따른 유동해석 (11)

레이놀드 수(Re) (12)
레이놀드 수(Re)에 따른 벡터, 유동 비교 (13)
레이놀드 수(Re)에 따른 압력 비교 (14)
레이놀드 수(Re)에 따른 유동해석 (15)

레이놀드 수(Re)를 달리한 지점에 따른 속도 비교 (16)
레이놀드 수(Re)를 달리한 지점에 따른 압력 비교 (17)
레이놀드 수(Re)를 달리한 지점에 따른 유동해석 (18)

본문내용

계산 조건
컴 퓨 터 : Pentium 4(R) CPU 3.00 GHz
격 자 수 : MX=300,NY=200
경계 조건 : Inlet (left) : u = U = 1.0, v = 0
Outlet (right) : ▽V = 0
Upper & Lower part : No Slip
계산 시간 : T = 300
계산 언어 : Visual Fortran 6.0
후 처 리 : Tecplot 10.0
Microsoft Office Excel 2003
형태에 따른 유동해석
와류는 흐름을 방해하는 부분이 많은 순서( 귀상어 > 눈전자리상어 > 아녹시톱상어 )로 많이 나타남을 알 수 있다.
와류는 시간이 갈수록 커지면서 안전화되어 감을 알 수 있다.
압력은 흐름을 방해하는 부분이 많은 순서( 귀상어 > 눈전자리상어 > 아녹시톱상어 )로 낮게 나타남을 알 수 있다.
이는 박리에 의한 흐름의 급격한 변화로 인해 와류의 발생, 운동에너지의 증가, 압력에너지의 감소로 이어지는 유체역학적 관계로 해석된다.
카르만 보텍스(Karman Vortex )
유체가 흐름 중간에 물체를 만나면 유속이 느릴 경우 돌아가는 유선을 보인다.
유체 속도가 빨라지면 물체 어느 지점에서부터 박리가 일어나고 물체 뒤쪽에서는 와류가 발생한다.
유속이 더욱 빨라지면 박리 지점이 앞쪽으로 이동하여 결국 물체
의 측면, 흐름 방향을 기준으로  90도 지점까지 전진하게된다.
이렇게 되면 와류가 물체 양 측면에서 번갈아 가며 발생하게 되
는데, 이 와류를 관찰자 Bernard Von Karman의 이름을 따서
카르만 보텍스라고 부른다.
형태에 달리한 지점에 따른 유동해석
와류가 많이 발생하는 부분에서 속도와 압력의 변화가 많이 발생한다.
속도와 압력은 반비례 관계이다.
( 속도가 증가하면 압력은 감소한다. )
카르만 보텍스가 발생하면 그 지점의 속도와 압력의 변화는 주기적으로 변한다.
레이놀드 수(Re)
정의 : 유체가 유동을 함에 있어서 층류 유동과 난류 유동이 발생하게 된다. 이러한 층류와 난류와 같은 유체의 흐름이 발생하는 이유로는 물리적인 요인으로 관성력과 점성력의 상대적인 크기에 따라 결정되는데 이를 판단하는 무차원수가 레이놀드 수(Re)이다.
공식 : Re = 관성력 / 점성력
= 밀도(kg/m³) x 속도(m/sec) x 대표길이(m) / 점성계수(kg/m·sec)
= 속도(m/sec) x 대표길이(m) x 동점성계수(m²/sec)
층류 , 천이 구역, 난류의 레이놀드 수에 의한 구분
층류 : Re < 2100
천이 구역 : 2100 < Re < 4000
난류 : 4000 < Re

키워드

CFD,   유동해석,   카르만보텍스,   보텍스,   와류,   압력,   속도,   테크플롯