인수분해 음해법에 의한 3차원 Navier-Stokes 방정식의 계산

Calculation of 3-D Navier-Stokes Equations by an IAF Method

항공유체의 계산에 주로 사용되는 음해법의 하나인 IAF(Implicit Approximate Factorization)법을 이용해 3차원 Wigley 선형 주위의 자유표면파 및 점성유동장을 해석하였다. IAF 법을 사용함으로서 기존 Euler 양해법의 계산 시간을 50% 이상 감소시키는데 성공하였다. 수치기법으로 국부선형화와 Euler 음해법을 사용하였으며 artificial viscosity의 생성을 위한 압력 구배항은 사용하지 않았다. 수치 계산은 Reynolds 수 $10^6$. Froude 수 0.25, 0.289 및 0.316에 대하여 수행하였고 난류 모형으로는 Baldwin-Lomax 모형을 사용하였으며 주요 계산 결과로는 자유표면화 형상 및 속도분포 등이었다. 본 연구에서는 그 중에서 자유표면파 형상에 대한 계산 결과를 실험값 및 Euler 양해법을 사용한 결과와 각각 비교 검토하였다.

The three-dimensional incompressible clavier-Stokes equations are solved to simulate the flow field around a Wigley model with free-surface. The IAF(Implicit Approximate Factorization) method is used to show a good success in reducing the computing time. The CPU time is almost an half of that if the IAF method were used. The present method adopts the local linearization and Euler implicit scheme without the pressure-gradient terms for the artificial viscosity. Calculations are carried out at the Reynolds number of $10^6$ and the Froude numbers are 0.25, 0.289 and 0.316. For the approximations of turbulence, the Baldwin-Lomax model is used. The resulting free-surface wave configurations and the velocity vectors are compared with those by the explicit method and experiments.