SLD 조건에서 착빙 해석 정확도 개선을 위한 Wall-Droplet Interaction 수치 모델링 및 Deformation 모델 비교 연구

배진규; 이관중

doi:10.5139/JKSAS.2020.48.4.255

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자료유형: 학술저널

저자정보: 배진규 (Seoul National University) 이관중 (Seoul National University)

저널정보: 한국항공우주학회 한국항공우주학회지 韓國航空宇宙學會誌第48卷第4號

발행연도: 2020.4

수록면: 255 - 267 (13page)

DOI: 10.5139/JKSAS.2020.48.4.255

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2020

SLD 조건에서 착빙 해석 정확도 개선을 위한 Wall-Droplet Interaction 수치 모델링

배진규 , 이관중 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2020.07 학술대회자료

SLD 조건에서 착빙 해석 정확도 개선을 위한 Wall-Droplet Interaction 수치 모델링 및 Deformation 모델 비교 연구

배진규 , 이관중 한국항공우주학회지 2020.04 학술저널

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SLD 조건은 직경이 50μm 이상인 과냉각대형액적의 분포가 지배적인 결빙 환경을 뜻한다. SLD 조건에서는 액적의 큰 크기로 인해 wall-droplet interaction, deformation 등의 물리적 현상이 착빙 과정에 중요한 영향을 미친다. 그에 따라 SLD 효과를 수치적으로 모사하기 위한 다양한 연구가 수행되었고, 부착률을 수정하는 후처리 기법을 통해 wall-droplet interaction 현상을 고려하는 방법이 제안되었다. 그러나 이 방법은 액적이 충돌하는 벽면 특성을 제대로 고려하지 않는 반경험식 (Wright Model)을 사용하기 때문에 착빙 영역에서 여전히 부착률과 부착 한계를 과대 예측한다. 이 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 착빙 영역을 세 개의 영역으로 구분하였다. 그리고 벽면 특성을 고려하는 Bai and Gosman rebound 모델을 바탕으로 개발한, 새로운 wall-droplet interaction 모델을 후처리 기법에 도입했다. 그리고 액적의 항력계수를 증가시키는 deformation 현상을 반영하기 위해 3가지 deformation 모델을 비교·분석하여 가장 적합한 모델을 선정했다. 앞의 내용을 바탕으로 개발한 SLD 결빙 예측 코드를 검증하기 위해 실험 데이터를 활용하여 해석을 수행했다. 그 결과 수정된 후처리 기법은 착빙 영역에서 rebound 현상에 의한 부착률 감소를 더욱 크게 예측하였고 부착 한계와 부착률 크기를 예측하는 데 있어 향상된 정확성을 보여줬다. 그리고 deformation에 의한 항력계수의 증가를 가장 크게 결정하는 Wiegand model이 실험과 가장 유사한 것을 확인할 수 있었다.

#Aircraft Icing(항공기 결빙) #SLD(과냉각대형액적) #MVD(액적평균직경) #Droplet-Wall Interaction(벽면-액적 상호작용) #Deformation(액적 형상 변형)

참고문헌 (20)

참고문헌 신청

“AC 91-74B ? Pilot Guide : Flight In Icing Conditions,” October 2015, p. 5.

Pereira, C. M., “Status of NTSB aircraft icing certification-related safety recommendations issued as a result of the 1994 ATR-72 accident at Roselawn, IN,” AIAA Meeting Paper, January 1997.

Potapczuk, M. G., “ICE MASS MEASUREMENTS : IMPLICATIONS FOR THE ICE ACCRETION PROCESS,” 41st Aerospace Science Meeting and Exhibit AIAA2003-387, January 2003.

Wright, W. B., and Potapczuk, M. G., “Semi-Empirical Modeling of SLD Physics,” AIAA 2004-412, January 2004.

Honsek, R., “Development of a Threedimensional Eulerian model of droplet-wall interaction mechanisms,” M.E. Thesis, Mechanical Engineering Dept., McGill University, Montreal, QC, June 2005.

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이관중

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