RAE2822 Transonic Airfoil

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1. 개요

격자 및 압력분포

본 예제는 밀도기반 솔버를 사용하는 정상상태 압축성 유동해석 예제이다. RAE2822 에어포일 천음속 유동 validation 문제로 아래 웹사이트의 조건을 사용한다.

https://www.grc.nasa.gov/www/wind/valid/raetaf/raetaf01/raetaf01.html

격자는 정렬격자인 plot3d 격자를 OpenFOAM으로 변환한 것을 사용한다. 원방경계는 farfield in, farfield out으로 구성되어 있으며 에어포일은 wing이다.

계산 조건은 다음과 같다.

  • solver : TSLAeroFoam
  • 난류모델 : kOmegaSST (넥스트폼이 수정한 kOmegaSST 난류 모델)
  • 마하수 : 0.729
  • 받음각 : 2.31 degree
  • 원방경계 압력 : 108988 Pa
  • 원방경계 온도 : 255.556 K
  • 원방경계 난류조건 : k=0.08, omega=7400

2. 프로그램의 구동

프로그램 실행 후 launcher에서 ‘New’를 선택한다. Launcher에서 ‘Solver Type’은 Density-based를, ‘Multiphase Model’은 None을 선택한다.


launcher 설정

3. 격자

격자는 주어진 polyMesh 폴더를 사용한다. 상단 메뉴에서 File - Load Mesh - OpenFOAM을 순서대로 클릭하고 polyMesh 폴더를 선택한다.


4. General

Operating Conditions에 0을 입력한다.

5. Models

난류 모델은 $SST k - \omega$ 모델을 선택한다.

6. Materials

Density는 Perfect Gas, Viscosity는 Sutherland를 선택한다. 나머지는 디폴트 조건을 사용한다.

7. Boundary Conditions

경계조건은 다음과 같이 설정한다.

  • wing
    • Wall - No slip, adiabatic
  • farfield_in, farfield_out
    • Far-Field Riemann +
    • Flow Direction
      • Specification Method : AOA and AOA
      • Direction at AOA=0, AOS=0 : Drag direction (1 0 0), Lift direction (0 1 0)
      • Angle of Atteck : 2.31
      • Angle of Sideslip : 0
    • Mach Number : 0.729
    • Static Pressure : 108988
    • Static Temperature : 255.556
    • Turbulence : k and omega (k=0.08, omega=7400)


farfield Riemann 경계조건

  • frontAndBackPlanes
    • Empty

8. Reference Values

  • Area, Length : 0.3048(에어포일의 길이)
  • Density : 1.4858(farfield condition)
  • Pressure : 108988(farfield condition)
  • Velocity : 233.6177(farfield condition)

9. Numerical Conditions

Formulation은 Implicit, Flux Type은 Roe-FDS를 사용한다. Entropy Fix Coefficient는 0.5를 사용한다.

Discretization Schemes에서 Flow와 Turbulence 모두 Second Order Upwind를 사용한다.

Convergence Criteria에서 Density를 1e-6으로 설정한다.


수치해석 조건

10. Monitors

Add - Forces를 선택하고 다음과 같이 설정한다.

  • Flow Direction
    • Specification Method : AOA and AOA
    • Direction at AOA=0, AOS=0 : Drag direction (1 0 0), Lift direction (0 1 0)
    • Angle of Atteck : 2.31
    • Angle of Sideslip : 0
  • Center of Rotation : (0 0 0)
  • Boundaries : wing

11. Initialization

초기조건은 다음과 같이 설정한다.

  • Velocity : (233.428, 9.416, 0)
  • Pressure : 108988
  • Temperature : 255.556
  • Turbulence
    • Scale of Velocity : 233.6177
    • Turbulent Intensity : 0.1
    • Turbulent Viscosity Ratio : 1

12. Run Conditions

‘Run Conditions’는 다음과 같이 설정한다.

  • Number of Iterations : 3000
  • Courant Number : 1000
  • Save Interval : 500

13. Run

Start Calculation을 누르면 계산이 시작된다.


Residual 그래프

14. 후처리

External tools의 paraview 버튼을 클릭하여 paraview를 실행하고 압력을 선택하면 다음과 같은 분포를 확인할 수 있다.


압력 분포