고정익: 유동 해석
대상 항공기 정보
- 동체 길이: 0.915[m]
- 날개 폭 길이: 0.148[m]
- 특성 면적(주날개 면적): 0.28[m^2]
- 특성 길이(평균공력시위, MAC): 0.176[m]
샘플 step 파일 다운로드
튜토리얼을 진행하기 위해 샘플 step 파일을 다운로드하세요:
샘플 CAD 파일
1단계: CAD 형상 가져오기
- 유동 해석 모듈로 이동
- CAD 가져오기 버튼 클릭
skysurfer_CFD.step파일 선택- 가져오기 후 정상적으로 완료되었는지 확인
유의 사항
- 형상은 수정 없이 해석에 직접 반영됨
- 가져오기 전에 적절한 스케일과 단위 확인
2단계: 유동 영역 설정
유동 특성이 제대로 반영되기 위해 충분한 유동공간을 설정해줍니다.
- 유동 영역 중심:
<2000, 0, 0> - 유동 영역 크기:
<20000, 8000, 8000> - 특성 면적, 길이: 아래와 같이 작성
- 특성 면적: 0.28[m^2]
- 특성 길이: 0.176[m]
3단계: 시뮬레이션 설정 및 실행
시뮬레이션 설정
- 유동 속도: 20[m/s]
- 시뮬레이션 정확도: 고급 모드 활성화
- 최대 증가율: 0.05
- 최소 크기: -0.001
- 나머지 기본 설정
시뮬레이션 설정 후, 그림과 같이 격자 생성이 되었는지 확인합니다.
4단계: 실행
해석 실행은 코어 개수를 자유롭게 설정하고 실행합니다. 주어진 CAD에서는 16개 이상을 설정하는 것을 권장합니다.
해석이 정상적으로 실행되었다면 그림과 같이 잔차(residuals) 정보가 나타납니다.
5단계: 해석 결과 가시화
해석결과 가시화는 주로 유동 해석 결과가 물리적으로 타당한지를 검토할 때 많이 사용합니다. 이 해석에서는 주로 이러한 현상을 검토합니다.
- 날개 끝 와류(wing tip vortex) 발생 여부
- 형상 후면의 후류 발생 여부
- 정체점(stagnation point) 발생 여부
- 비행기의 압력 분포
5단계: 보고서 확인
5.1. 공력 성능 분석: 핵심 성능 지표와 해석 조건
- 양력 계수(CL), 항력 계수(CD) 확인
- 유동 특성와 시뮬레이션 설정 정보 대조를 통해 설정한 정보들이 일치하도록 입력되는지 확인
5.2. 공력 성능 분석: 시스템 힘과 모멘트
항공기 전체에 작용하는 힘을 검토합니다.
- Fx, Fy, Fz: x, y, z 방향 힘 [N]
- Mx, My, Mz: x, y, z 축 모멘트 [N·m]
설계 인사이트:
- 양력 계수(CL)가 적정 범위에 있는지 확인
- 항력 계수(CD)를 최소화하여 효율적인 설계
- 피칭 모멘트(My)의 안정성 확인
- 날개 끝 와류가 과도하지 않은지 검토
항공기 설계 팁 및 문제 해결
1) 양력이 부족한 경우
- 받음각(angle of attack) 증가
- 날개 면적 증가
- 고양력 에어포일 선택
- 플랩 또는 슬랫 추가 고려
2) 항력이 과도한 경우
- 날개 형상 최적화
- 유선형 동체 설계
- 표면 거칠기 감소
- 윙렛으로 유도 항력 감소
3) 항공기 안정성이 문제가 있는 경우
- 무게 중심(CG) 위치 조정
- 수평/수직 꼬리날개 크기 조정
- 날개 위치 재검토
- 상반각(dihedral angle) 조정
4) CAD 가져오기 실패
- 해결책: STEP 파일 형식이 올바른지 확인, 파일 용량과 복잡도 체크
5) 해석 시간이 너무 오래 걸림
- 해결책: 유동 영역 크기 최적화, 격자 해상도 조정, 코어 개수 증가
6) 결과가 비현실적으로 보임
- 해결책: 레이놀즈 수 확인, 경계 조건 재검토
7) 수렴이 되지 않는 경우
- 해결책: 격자 해상도 조정
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