물체 주위 난류 유동 천이 현상 예측·정밀 모사 기법 개발
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물체 주위 난류 유동 천이 현상 예측·정밀 모사 기법 개발
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  • 승인 2020.09.22 08:00
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물체 주위 난류 유동 천이 현상 예측 개념도.
물체 주위 난류 유동 천이 현상 예측 개념도.

광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 지솔근 기계공학부 교수팀이 박동훈 부산대 항공우주공학과 교수팀과 공동으로 물체 주위 난류 유동의 시작인 천이현상을 정확하게 예측하는 기법을 개발했다고 22일 밝혔다.

난류 유동 방정식은 수학분야에서 풀리지 않는 난제 중의 하나로 슈퍼컴퓨터를 이용하는 시뮬레이션, 즉 수치해석을 통해 복잡한 난류 유동 방정식의 해를 구한다.

연구팀은 유동의 안정성 이론에 운동에너지가 큰 소용돌이를 모델없이 직접 수치 해석하는 기법인 대와류모사를 접목시키는 방법으로 층류에서 난류로 천이되는 과정에서 효과적으로 활성화되는 난류 모델을 찾았다. 난류 모델이 유동 물리에 적합한지 추가 분석을 통해 직접모사기법 만큼의 정확도를 보장하는 고정밀과 직접모사기법 대비 계산량이 100배 이상 감소하는 고효율을 달성했다.

이번 연구 성과는 자동차와 배, 비행기 등 운송체의 유체 저항을 야기하는 난류 유동의 시작점과 유체 저항을 예측하는 데 유용하다. 정확한 유동 모사를 기반으로 고속 비행체·환경 친화적 운송체 개발에 기여할 수 있다.

지솔근 교수는 “초음속·극초음속 고속 비행체 개발에 필요한 경계층 천이 예측에 활용할 수 있는 기초연구”라며 “유동 모사 기법으로 공학의 난제인 난류가 시작되는 천이 현상을 명확히 규명할 수 있을 것”이라고 말했다.

지솔근 GIST 교수.
지솔근 GIST 교수.
박동훈 부산대 교수.
박동훈 부산대 교수.

 


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