RAE2822 Transonic Airfoil
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1. 개요
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