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저속 유동 계산의 수렴성 개선을 위한 온도예조건화 I: 오일러 방정식 (Temperature Preconditioning for Improving Convergence Characteristics in Calculating Low Mach Number Flows, I: Euler Equations)

  • 이상현
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권12호
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    • pp.1067-1074
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    • 2007
  • 예조건화 오일러 방정식의 수렴특성을 개선하기 위하여 밀도에 대한 온도의 미분항의 크기를 조절하는 온도예조건화 방법을 제시하고자 한다. 다양한 마하수의 원형 턱이 있는 이차원 관내 유동을 계산하였다. 온도예조건화에 맞는 새로운 Roe의 FDS 기법의 수치 소산항을 유도하여 사용하였다. 온도예조건화는 예조건화 오일러 방정식의 수렴 속도를 증가시키는 것으로 나타났다

저속 유동 계산의 수렴성에 미치는 특성 조건수의 영향 I : 오일러 방정식 (Effects of Characteristic Condition Number on Convergence in Calculating Low Mach Number Flows, I : Euler Equations)

  • 이상현
    • 한국항공우주학회지
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    • 제36권2호
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    • pp.115-122
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    • 2008
  • 예조건화 오일러 방정식의 수렴 특성에 미치는 특성 조건수의 영향을 조사하였다. 그리고 Choi와 Merkle 예조건화를 적용한 경우와 온도 예조건화를 적용한 경우의 수렴 특성을 분석하였다. 공간차분을 위해 예조건화 Roe의 FDS 기법을 적용하였고, 시간적분을 위해 예조건화 LU-SGS 기법을 적용하였다. 지배방정식의 수렴 특성은 특성 조건수에 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 최적의 특성 조건수가 존재하는 것으로 나타났다. 그리고 최적의 특성 조건수는 Choi 와 Merkle 예조건화를 적용한 경우와 온도 예조건화를 적용한 경우가 서로 다른 것으로 나타났다.

저속 압축성 유동에서 예조건화 방법을 이용한 수렴성 증진에 대한 연구 (A Study on Convergence Enhancement Using Preconditioning Methods in Compressible Low Speed Flows)

  • 이재은;박수형;권장혁
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권8호
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    • pp.8-17
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    • 2005
  • 저속 압축성 유동에서 사용하는 예조건화 기법은 수렴성 증진에 효과적이다. 본 연구에서는 일반적인 오일러 지배 방정식과 각각 다르게 무차원화한 세 가지 종류의 예조건화 기법을 3차 공간 정확도의 MUSCL, DADI, 다중 격자, 국소 시간 전진 기법을 이용하여 2차원 비점성 bump 유동에 적용하였다. 결과적으로 국소 예조건화 기법에 전역 예조건화 기법의 압력 항 무차원화 방법을 적용하면, 마하수에 무관한 수렴 특성을 얻을 수 있다. 또한, 점근해석을 이용하여 각 예조건화 기법의 특성에 대해 언급하였다.

온도예조건화 나비어스톡스 방정식의 계산오차 문제 완화 방법 연구 (An Approach to Alleviate Cancellation Problem of Temperature Preconditioned Navier-Stokes Equations)

  • 이상현
    • 한국추진공학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.11-19
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    • 2010
  • 온도예조건화 나비어스톡스 방정식의 계산오차를 줄이기 위한 방법을 제시하였다. 이 방법은 또한 기존 예조건화 방법론에도 적용하였다. 제시된 방법의 타당성을 검토하기 위하여 다양한 마하수의 원형 실린더 주위의 단열 층류 점성 유동을 계산하였다. 엔탈피의 재정의를 통해 총엔탈피의 크기 정도를 줄임으로써 계산오차에 의한 온도예조건화의 수렴성 문제가 해결됨을 보였다.

압축성 코드에서 예조건화 코드로의 이전 (Migration from Compressible Code to Preconditioned Code)

  • 한상훈;김명호;최정열
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.183-195
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    • 2007
  • 이차원 범프 유동에 대한 다양한 예조건화 행렬의 수렴 특성을 살펴 Choi 와 Merkle 의 예조건화 행렬을 선택하여, 압축성 및 예조건화 Roe의 Riemann 해법의 수치 소산항을 수학적으로 비교하였다. 이 결과 코드의 구조는 동일하게 유지한 채, 고유치의 작은 수정만으로 압축성 해법을 예조건화 해법으로 이전할 수 있는 방법을 알 수 있었다. 아울러 점성 유동 영역에서의 안정성 및 정확성을 향상시키기 위하여 von Neumann 안정 조건 및 점성 자코비안을 고려하였으며, 개발된 코드는 표준 검증 문제에 적용하여 검증을 수행하였다.

저속 유동 계산의 수렴성에 미치는 특성 조건수의 영향 II : 나비어스톡스 방정식 (Effects of Characteristic Condition Number on Convergence in Calculating Low Mach Number Flows, II : Navier-Stokes Equations)

  • 이상현
    • 한국항공우주학회지
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    • 제36권2호
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    • pp.123-130
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    • 2008
  • 예조건화 나비어스톡스 방정식의 수렴 특성에 미치는 특성 조건수의 영향을 조사하였다. Choi와 Merkle 예조건화를 적용한 경우와 온도 예조건화를 적용한 경우의 수렴 특성을 분석하였다. 공간차분을 위해 예조건화 Roe의 FDS 기법을 적용하였고, 시간적분을 위해 LU-SGS 기법을 적용하였다. 나비어스톡스 방정식의 수렴 특성은 특성 조건수에 크게 영향을 받으며, 최적의 특성 조건수가 존재하는 것을 보였다. 그리고 점성 유동의 최적 특성 조건수는 비점성 유동에 비해 큰 것으로 나타났다.

저속 유동 계산의 수렴성 개선을 위한 온도예조건화 II: 나비어스톡스 방정식 (Temperature Preconditioning for Improving Convergence Characteristics in Calculating Low Mach Number Flows, II: Navier-Stokes Equations)

  • 이상현
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권12호
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    • pp.1075-1081
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    • 2007
  • 온도예조건화 방법을 Navier-Stokes 방정식에 적용하여 보았다. 그리고 Navier-Stokes 방정식에 적절한 기준마하수를 결정하기 위해 확산마하수 개념을 도입하였다. 다양한 레이놀즈수에 대한 실린더 주위의 2차원 유동을 계산하였다. 온도예조건화를 Navier-Stokes 방정식에 적용한 결과, 수렴특성이 주목할 만큼 개선되는 것을 보였다. 그리고 확산마하수로 수정한 기준마하수는 국부적으로 마하수가 낮은 영역의 수렴성 문제를 상당히 완화시키는 것을 확인하였다.

예조건화된 오일러 방정식의 수렴특성 (Convergence Characteristics of Preconditioned Euler Equations)

  • 이상현
    • 한국추진공학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.27-37
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    • 2004
  • 예조건화된 오일러 방정식의 수렴특성에 대한 연구를 수행하였다. 지배방정식의 거동을 이해하기 위하여 섭동 해석을 수행하였다. 중앙부에 10% 원호를 가진 2차원 관을 통과하는 다양한 마하수의 비점성 유동장에 대해 수치 계산을 수행하였다. 공간차분은 Roe의 FDS를 사용하고 시간적분은 LU-SGS 기법을 사용하였다. 압력 및 속도의 수렴특성은 마하수와 상관없이 일정하게 유지되었으나, 온도의 수렴성은 마하수가 작아질수록 악화되는 것으로 나타났다. 섭동 해석을 통해 이러한 지배방정식의 수렴특성을 설명할 수 있었으며, 수렴특성이 예조건화 행렬의 거동 특성에 의해 결정된다는 사실을 알 수 있었다.