내재적 이중시간 전진기법과 DADI 기법을 이용한 비정상 Navier-Stokes 코드개발

Abstract

본 연구에서는 비정상 유동해석을 위한 CFD 코드의 개발을 위해 대각화 ADI 기법을 적용한 정상 해석기법과 내재적 이중시간 전진기법을 도입하였다. 정상상태 Navier-Stokes 방정식의 Jacobian 행렬은 비점성항에 대해서만 적용하였고 여기에 내재적 인공점성 연산자를 첨가하여 블록 5대각 행렬을 유도하였다. 시간단축을 위해 스칼라 5대각 행렬로 대체하였다. 가상시간에 대한 정상상태기법에 실시간에 대한 미분항이 포함된 새로운 잔류항을 정의하였다. 가상시간에 대해 수렴된 해로부터 실시간 해를 구하고 시간에 대해 적분을 수행하는 내재적 이중시간 전진기법을 이용한 비정상 Navier-Stokes 코드를 개발하였다. 이에 대한 검증으로 정지한 유체속에 진동하는 평판문제, 원기둥 후방의 주기적인 Karman 와류생성, 이중원호 익형주위의 충격파 진동문제등을 수치해석하여 이론치, 실험치, 타연구자의 계산결과와 비교, 분석하였다. In present study, a two dimensional unsteady Navier-Stokes solver has been developed using the Diagonalized ADI (DADI) method and implicit dual time stepping method. The jacobian matrices in steady state Navier-Stokes equations are introduced from inviscid flux terms. The implicit treatment of artificial dissipation terms results in a block penta-diagonal matrix system and it becomes a scalar penta-diagonal matrix by diagonalization. In steady state equations about fictitious time, a new residual including a real time derivative term is introduced. From a converged solution about fictitious time, a real time unsteady solution can be obtained, which is called 'implicit dual time stepping method'. For code validation, an oscillating flat plate, a regular Karman vortices past a circular cylinder and shock buffeting around a bicircular airfoil problems are numerically solved. And they are compared with a theoretical solution, experiments and other researcher's computations.