가상경계법의 모델링 방법에 따른 실린더 주변유동의 정확성 검증

Q: 이 논문에서 정의한 가상경계법이란 무엇인가?

가상경계법은 고정된 직교좌표계에 기본 격자를 구성하고, 유동장 내 복잡한 고체 경계의 영향을 운동량 방정식에 부가힘을 고려함으로써 해석하는 방법이다. 이는 격자 생성 시간을 획기적으로 단축하며, 특히 다상유동과 같이 변형이 지속적으로 존재하는 계면 구조 해석에 효과적으로 활용된다.

Q: 가상경계법 모델링에서 속도 보간 방법에 따른 정확성 차이는 무엇인가?

연구 결과, Ghost model이 압력계수와 표면마찰계수 모두에서 가장 우수한 수렴성과 정확도를 보였다. Volume fraction model과 Heaviside model은 압력계수 정확도는 높았으나 표면마찰계수 정확도는 낮았다. Stepwise model은 진동 경향이 있으나 전반적인 표면마찰계수 정확도는 양호했다.

서우석; 최근혁; 김성진; 신승원

doi:10.6112/kscfe.2023.28.3.027

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자료유형: 학술저널

저자정보: 서우석 (홍익대학교) 최근혁 (홍익대학교) 김성진 (한국과학기술연구원) 신승원 (홍익대학교)

저널정보: 한국전산유체공학회 한국전산유체공학회지 한국전산유체공학회지 제28권 제3호

발행연도: 2023.9

수록면: 27 - 34 (8page)

DOI: 10.6112/kscfe.2023.28.3.027

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Calculating the flow field with complex geometry is one of the essential features of computational fluid dynamics. For finite volume formulation, a body fitted grid was usually utilized for such geometry. However, the immersed boundary method has become very popular these days since it can be applicable to a simple Cartesian coordinate system which uses finite difference schemes. It becomes much more effective along with two-phase flow modeling which is using continuous surface tension source formulation (CSF). There are several options for the immersed boundary techniques. Here, we are focused on the direct forcing method which is basically a ghost type approach. We tried to check the accuracy depending on forcing methods. Several forcing methods have been tested including linear velocity interpolation, stepwise or heaviside velocity filtering for the ghost nodes. We also tested a volume weighted velocity filtering approach for increased accuracy. For the benchmarking test, a flow field around the cylinder has been selected for comparison of the accuracy of different formulations.

#가상경계법(Immersed Boundary Method) #직접강제방법(Direct Forcing) #유한차분(finite difference) #속도보간(Velocity Interpolation) #벤치마킹(Benchmarking)

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