축대칭 아음속 제트

노즐 입구의 온도는 260 ‘C, 노즐 목에서의 마하수는 0.376 정도인 고온 아음속 노즐 유동해석 예제이다.

NASA Langley Research Center에서 제공하는 형상 및 실험조건을 사용한다.

NASA ARN2(Acoustic Research Nozzle 2)의 실험 결과이며 형상과 조건은 다음과 같다.

실험결과와 함께 NASA WIND 코드의 SST k-$\omega$ 모델과 Spalart-Allmaras 모델 계산 결과를 제공하고 있다.

프로그램 실행 후 [새 작업(New Case)]를 선택한다. 시작 창에서 [솔버 유형(Solver Type)]은 [압력기반(Pressure-based)]를, [다상유동 모델(Multiphase Model)]은 [None]을 선택한다.

격자는 주어진 polyMesh 폴더를 활용한다. 상단 탭에서 [파일(File)]-[격자 불러오기(Load Mesh)]-[OpenFOAM]을 순서대로 클릭하고 polyMesh 폴더를 선택한다.

[시간(Time)]은 [정상상태(Steady)]를, [중력(Gravity)]는 (0 0 0)을 사용한다.

[작동압력(Operating Pressure)]는 98595.03을 입력한다.

난류 모델은

모델을 사용한다.

[에너지(Energy)]를 [포함(include)]한다.

물성치는 다음과 같이 설정한다.

아래와 같이 경계면 타입과 경계값을 설정한다.

inlet : 입구 압력(Pressure Inlet)
- 전압력(Total Pressure) : 10059.65
- 난류 강도(Turbulent Intensity) : 1
- 난류 점도 비율(Turbulent Viscosity Ratio) : 10
- 온도(Temperature) : 534.086

farfield : 입구 속도(Velocity Inlet)
- 속도 지정 방법(Velocity Specification Method) : x y z 성분(Component), (3.44 0 0)
- 난류 강도(Turbulent Intensity) : 1
- 난류 점도 비율(Turbulent Viscosity ratio) : 10
- 온도(Temperature) : 294.4444

다음과 같이 설정한다.

압력-속도 연성기법(Pressure-Velocity coupling) : SIMPLE
이산화 기법(Discretization)
- 압력 : Momentum Weighted Reconstruct
- 운동량, 에너지, 난류 : 2차 상류기법(Second Order Wpwind)
완화계수(Relaxation factors)
- 압력 : 0.1
- 운동량 : 0.3
- 에너지 : 0.9
- 난류 : 0.2
수렴 판정 기준(Convergence criteria)
- 압력 : 0
- 운동량, 에너지, 난류 : 0.001
고급설정(Advanced)
- 최소 온도(Minimum Static Temperature) : 100
- 최대 온도(Maximum Static Temperature) : 1000
- 에너지 방정식에 점성가열 항(Viscous Dissipation term) 포함