KR20140115835A - Method for simulating ice accretion around an air intake - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법은, 공기 흡입구 및 공기 흡입구에 유입되는 공기 흐름을 모델링하기 위한 결빙 풍동 시험부의 격자 구조(Grid topology) 및 경계 조건(boundary condition)을 정의하는 단계, 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계, 공기 흡입구에 유입되는 공기의 속도, 공기의 온도 및 공기압을 각각 기 정의된 값으로 설정하고, 공기 흡입구의 주변 표면에 가해지는 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포를 산출하여 공기 흡입구의 유동장 해석을 하는 단계, 산출된 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포에 기초하고, 기 정의된 액적량 및 액적 크기에 따라 공기 흡입구의 주변 표면에 축적되는 액적의 축적율을 연산하는 단계 및 액적의 축적율을 이용하여 공기 흡입구의 주변 표면에 결빙 증식을 해석하는 단계를 포함한다.The present invention discloses a method for simulating surface freezing of an air inlet. The method for simulating surface freezing of an air intake port according to the present invention comprises the steps of defining a grid topology and a boundary condition of an ice wind tunnel test section for modeling an air flow flowing into an air intake port and an air intake port, A step of setting the size of the wind tunnel test section, a velocity of the air introduced into the air intake port, a temperature of the air and an air pressure are respectively set to predetermined values, and the surface pressure distribution and the surface velocity distribution applied to the peripheral surface of the air intake port are calculated Calculating an accumulation rate of droplets accumulated on a peripheral surface of the air inlet according to a predetermined droplet amount and a droplet size based on the calculated surface pressure distribution and surface velocity distribution; And analyzing the icing growth on the peripheral surface of the air inlet using the accumulation rate of the droplets.
Description
본 발명은 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 특히, 회전익 비행기의 엔진 흡입구 주위에서 발생되는 결빙을 시뮬레이션하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for simulating surface freezing of an air intake port for simulating freezing occurring around an engine intake port of a rotor blade airplane.
비행 중 결빙은 항공기의 안전성 측면에서 기체 및 엔진 제작, 항공기 인증 및 운용과 밀접하게 관련이 있는 분야이다. 특히, 항공기 표면에서 발생하는 결빙은 비행 안전성 측면에서 매우 위협적인 환경 요인 중 하나이다. 항공기 표면의 결빙으로 인한 형상변화, 즉 주날개 및 꼬리날개 표면에 발생하는 날개 형태의 형상 변화는 항공기의 안전성에 직접적으로 관련이 있는 최대양력계수 등의 공력 특성을 저해하는 요인이 된다. 또한, 엔진 흡입구(Engine Air Intake) 주위에서 발생한 결빙은 유동박리나 흡입공기 감소를 야기하며 전압 회복율 감소 및 왜곡율 증가 등 엔진 성능의 저하를 유도할 수 있으며, 결빙이 엔진으로 유입될 경우 연소 정지 등 비행 안전에 심각한 상황을 일으킬 수 있다. 한편 이러한 성능 저하를 방지하기 위해 개발된 방빙 및 제빙 장치는 항공기의 엔진에서 발생되는 고온의 가스나 전기적인 열선을 이용하여 빙점 이상의 표면 온도를 유지시켜 결과적으로 표면발생 결빙을 제거시킨다.Freezing in flight is closely related to aircraft and engine production, aircraft certification and operation in terms of aircraft safety. In particular, freezing on the aircraft surface is one of the most threatening environmental factors in flight safety. Changes in shape due to freezing of the surface of the aircraft, that is, changes in the shape of the wing shape occurring on the main wing and tail wing surface, are factors that hinder aerodynamic characteristics such as the maximum lift coefficient directly related to the safety of the aircraft. In addition, the icing around the engine air intake causes a decrease in the flow separation and intake air, and may lead to a decrease in the voltage recovery rate and an increase in the distortion rate, which may lead to deterioration of the engine performance. Flight safety can cause serious situations. Meanwhile, the ice and ice maker developed to prevent such a performance deterioration maintains the surface temperature above the freezing point by using the hot gas generated from the engine of the aircraft or the electric hot wire, thereby eliminating the surface freezing.
결빙은 대기온도가 낮고 상대습도가 높은 영역에서 과냉각된 액적이 공기를 따라 이동하는 도중 항공기 표면과 충돌하는 과정에서 발생한다. 특히, 항공기 엔지 흡입구 주위 결빙은 엔진으로 유입되는 공기의 흐름을 저해하고, 연료 주입과 기화기 시스템에 부정적인 영향을 끼친다. 결빙 관련 연구는 그 중요성이 본격적으로 부각된 1930년대에 시작되었으며, 1950년대에는 풍동시험과 비행시험을 바탕으로 현재의 결빙연구의 기초가 되는 결빙에 의한 공력 영향성을 주로 분석하였다. Hardy, Messinger, Langmuir 및 Blodgett에 의해 제안된 결빙 증식에 대한 해석기법과 1970년대 이후 컴퓨터의 급속한 발전에 힘입은 전산유체역학을 이용한 결빙 증식 시뮬레이션 기법이 개발되어 활용되고 있다. 초기에는 미국 NASA Glenn 연구소와 영구의 DERA, 프랑스의 ONERA 등의 선진국을 중심으로 항공기의 결빙현상에 대한 실험적, 이론적 분석을 수행하였으며, 1990년 후반부터는 캐나다를 필두로 결빙 전산 시뮬레이션 기법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. Freezing occurs during the collision with the surface of the aircraft during the movement of the supercooled droplet along the air at low atmospheric temperature and high relative humidity. In particular, freezing around the aircraft engine intake hinders the flow of air into the engine and negatively affects fuel injection and vaporizer systems. In the 1950s, the influence of aerodynamics on freezing, which is the basis of current freezing research, was mainly analyzed based on wind tunnel tests and flight tests. Hardy, Messinger, Langmuir and Blodgett have developed and used freezing propagation simulation techniques and computational fluid dynamics simulation techniques that have been developed since the 1970s. Initially, experimental and theoretical analysis of aircraft icing phenomenon was carried out by NASA Glenn Research Center, DERA permanent, and ONERA of France. In the late 1990s, research on freezing computer simulation It is actively proceeding.
항공기 표면발생 결빙에 의한 안전성 입증을 위해 전산해석 및 결빙 풍동(Icing Wind Tunnel) 시험을 고려할 수 있다. 결빙풍동 시험의 경우 일반적인 풍동 시험에 비해 액적과 항공기 외부 유동 조건에 대한 상사성을 제어하는 것이 매우 어렵다. 이는 대류, 전도, 승화, 증발, 잠열(Latent Heat) 교환과 표면 열전달 등의 여러 변수에 의존적인 상사법칙을 엄밀히 충족시키기 어렵기 때문이다. 또한, 결빙 풍동 시험은 많은 시간과 비용이 소요되는 반면, 현재의 최신 전산유체역학을 이용한 결빙 시뮬레이션은 상대적으로 비용과 시간 측면에서 효율적이며 액적과 항공기의 상사성에 대한 고려가 문제가 되지 않는다. 그러므로 결빙 시뮬레이션 방법은 실제 다양한 비행 환경에 대해 제한적으로 이루어지는 결빙 풍동 시험을 대체 또는 보완할 수 있는 좋은 도구가 될 수 있다. Computational analysis and Icing Wind Tunnel tests can be considered to demonstrate safety by surface freezing of the aircraft. In the case of the freezing wind tunnel test, it is very difficult to control the similarity to the droplet and the flow conditions outside the aircraft, compared with the general wind tunnel test. This is because it is difficult to meet sophisticated laws that depend on many variables such as convection, conduction, sublimation, evaporation, latent heat exchange and surface heat transfer. In addition, while freezing wind tunnel tests take a lot of time and cost, the current simulation of ice using the latest computational fluid dynamics is relatively cost and time efficient, and consideration of droplet and aircraft similarity is not an issue. Therefore, the icing simulation method can be a good tool to substitute or supplement the freezing wind tunnel test which is limited to the actual various flight environments.
또한, 전산 시뮬레이션은 실제 비행 상태뿐만 아니라 결빙 풍동 시험 조건에 곧바로 적용이 가능하다. 이 경우 시험 모델과 풍동의 상대적 크기에 대한 고려가 필요하게 된다. 대표적으로 미국은 NASA를 중심으로 IRT(Icing Research Tunnel) 풍동 실험과 LEWICE 결빙 해석 시뮬레이션 코드를 개발하여 결빙 연구에 활용하고 있다.In addition, computer simulations can be applied immediately to the actual wind conditions as well as the freezing wind tunnel test conditions. In this case, consideration should be given to the relative size of the test model and the wind tunnel. Typically, the United States developed the IRT (Icing Research Tunnel) wind tunnel experiment and the LEWICE freezing simulation code for NASA.
따라서, 결빙 풍동 시험을 수행하기에 앞서서 표면 발생 결빙 영역, 결빙 증식의 절대적 양, 결빙 풍동과 시험 모델의 상대적 크기에 따른 영향성에 대해 시뮬레이션하는 방법에 대한 필요성이 요청된다.Therefore, there is a need for a method for simulating the influence of the surface generated freezing region, the absolute amount of freezing growth, the freezing wind speed and the relative size of the test model before performing the freezing wind tunnel test.
상술한 필요성에 따라 안출된 본 발명은, 회전익기 공기 흡입구에 대한 결빙 풍동 시험을 수행하기 전에 표면 발생 결빙 영역, 결빙 증식의 절대적 양, 결빙 풍동과 시험 모델의 상대적 크기에 따른 영향성을 해석하기 위한 공기 흡입구 표면 결빙 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention, which is devised in view of the above-mentioned necessity, is to analyze the influence of the surface-generated freezing region, the absolute amount of icing propagation, the freezing wind speed and the relative size of the test model before performing the freezing wind tunnel test on the rotary- And to provide a method for simulating surface freezing of an air intake port.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전익기의 결빙 풍동 시험을 위한 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법은, 상기 공기 흡입구 및 상기 공기 흡입구에 유입되는 공기 흐름을 모델링하기 위한 결빙 풍동 시험부의 격자 구조(Grid topology) 및 경계 조건(boundary condition)을 정의하는 단계, 상기 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계, 상기 공기 흡입구에 유입되는 공기의 속도, 공기의 온도 및 공기압을 각각 기 정의된 값으로 설정하고, 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 가해지는 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포를 산출하여 상기 공기 흡입구의 유동장 해석을 하는 단계, 산출된 상기 표면 압력 분포 및 상기 표면 속도 분포에 기초하고, 기 정의된 액적량 및 액적 크기에 따라 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 축적되는 액적의 축적율을 연산하는 단계 및 상기 액적의 축적율을 이용하여 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 결빙 증식을 해석하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of simulating surface freezing of an air intake port for an ice-making wind tunnel test of a rotary wing, the method comprising: performing freezing wind tunnel test for modeling air flow entering the air inlet and the air inlet A method of controlling the freezing wind tunnel test apparatus includes the steps of defining a negative grid structure and a boundary condition, setting a size of the freezing wind tunnel test unit, a velocity of air flowing into the air intake port, Calculating a surface pressure distribution and a surface velocity distribution applied to a peripheral surface of the air intake port and analyzing the flow field of the air intake port based on the calculated surface pressure distribution and the surface velocity distribution, The droplet accumulating on the peripheral surface of the air inlet according to the defined droplet volume and droplet size By using a step and the accumulation rate of the liquid for calculating the enemy jeokyul comprises the step of interpreting the ice growth on the peripheral surface of the air inlet.
이 경우에, 상기 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계는, 상기 결빙 풍동 시험부의 단면적을 제1 타입 또는 제2 타입으로 설정하고, 상기 제1 타입의 단면적 크기는 상기 제2 타입의 단면적 크기보다 작은 크기로 설정할 수 있다. In this case, the step of setting the size of the freezing wind tunnel testing section may be such that the cross-sectional area of the freezing wind tunnel testing section is set to the first type or the second type, and the size of the cross-sectional area of the first type is larger than the cross- Small size can be set.
이 경우에, 상기 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계는, 상기 제1 타입의 단면적은 가로의 길이가 1.2미터이고, 세로의 길이가 1.5미터일 수 있다. In this case, the step of setting the size of the freezing wind tunnel test section may be such that the cross-sectional area of the first type is 1.2 meters in width and 1.5 meters in length.
한편, 상기 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계는, 상기 제2 타입의 단면적은 가로의 길이가 2.6미터이고, 세로의 길이가 3.8미터일 수 있다. Meanwhile, in the step of setting the size of the freezing wind tunnel testing unit, the cross-sectional area of the second type may be 2.6 meters in width and 3.8 meters in length.
한편, 상기 공기 흡입구의 유동장을 연산하는 단계는, 상기 결빙 풍동 시험부의 상기 격자 구조의 격자수가 20만개로 설정될 수 있다.Meanwhile, in the step of calculating the flow field of the air inlet, the number of lattices of the lattice structure of the freezing wind tunnel test portion may be set to 200,000.
한편, 상기 공기 흡입구의 유동장을 연산하는 단계는, 상기 공기의 속도는 72m/s이고, 상기 공기의 온도는 -10℃이며, 상기 공기압은 대기압으로 설정할 수 있다.Meanwhile, the step of calculating the flow field of the air intake port may be such that the velocity of the air is 72 m / s, the temperature of the air is -10 ° C, and the air pressure can be set to atmospheric pressure.
한편, 상기 액적의 축적율을 연산하는 단계는, 상기 액적의 크기가 단분산(mono-disperse)일 수 있다.Meanwhile, in the step of calculating the accumulation rate of the droplets, the size of the droplets may be mono-disperse.
한편, 상기 액적의 축적율을 연산하는 단계는, 상기 액적량은 0.9g/m3 으로 설정하고, 상기 액적 크기는 20, 30 및 40㎛ 중 적어도 어느 하나로 설정하여, 상기 공기 흡입구 주변의 액적 축적율 분포를 연산할 수 있다. Meanwhile, the step of calculating the accumulation rate of the droplets may be performed by setting the droplet amount to 0.9 g / m 3, and setting the droplet size to at least one of 20, 30, and 40 탆, The rate distribution can be calculated.
이 경우에, 상기 액적의 축적율을 연산하는 단계는, 에 의해서 상기 액적의 축적율(β)을 연산하고, 여기서, α는 액적의 체적비, 는 액적의 속도 벡터, 는 수직 단위 벡터일 수 있다.In this case, the step of calculating the accumulation rate of the droplet may include: To calculate the accumulation rate (beta) of the liquid droplet by the following equation, where alpha is the volume ratio of the droplet, Is the velocity vector of the droplet, May be a vertical unit vector.
이 경우에, 상기 결빙 증식을 해석하는 단계는, 에 의해서 상기 결빙 증식을 해석하고,여기서, 는 기 결정된 지점에서 액적의 속도이고, LWC는 액적량이며, β은 액적의 축적율일 수 있다.In this case, the step of analyzing the ice- To analyze the frost growth, Is the velocity of the droplet at the predetermined point, LWC is the droplet volume, and? Is the droplet deposition rate.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 회전익기의 결빙 풍동 시험을 위한 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법에 관한 코드를 기록하는 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체는, 상기 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법이, 상기 공기 흡입구 및 상기 공기 흡입구에 유입되는 공기 흐름을 모델링하기 위한 결빙 풍동 시험부의 격자 구조(Grid topology) 및 경계 조건(boundary condition)을 정의하는 단계, 상기 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계, 상기 공기 흡입구에 유입되는 공기의 속도, 공기의 온도 및 공기압을 각각 기 정의된 값으로 설정하고, 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 가해지는 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포를 산출하여 상기 공기 흡입구의 유동장 해석을 하는 단계, 산출된 상기 표면 압력 분포 및 상기 표면 속도 분포에 기초하고, 기 정의된 액적량 및 액적 크기에 따라 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 축적되는 액적의 축적율을 연산하는 단계 및 상기 액적의 축적율을 이용하여 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 결빙 증식을 해석하는 단계를 실행하는 코드를 포함한다.A computer-readable recording medium recording a code relating to a method for simulating surface freezing of an air intake port for a freezing wind tunnel test of a rotary wing according to another embodiment of the present invention is characterized in that the method for simulating the surface freezing of the air intake port comprises: And defining a grid topology and a boundary condition of the freezing wind tunnel testing unit for modeling an air flow flowing into the air inlet, setting a size of the freezing wind tunnel testing unit, Calculating a surface pressure distribution and a surface velocity distribution applied to a peripheral surface of the air intake port by setting a velocity of the introduced air, a temperature of the air, and an air pressure at predefined values, and analyzing the flow field of the air intake port, Based on the calculated surface pressure distribution and the surface velocity distribution, Calculating an accumulation rate of droplets accumulated on a peripheral surface of the air intake port in accordance with a droplet volume and a droplet size of the droplet; and analyzing ice growing on a peripheral surface of the air intake port using the accumulation rate of the droplet Code.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 공기 흡입구 표면 결빙 시뮬레이션 방법은 회전익기 공기흡입구에 대한 결빙 풍동 시험을 수행하기 전에 표면발생 결빙 영역, 결빙 증식의 절대적 양, 결빙 풍동과 시험 모델의 상대적 크기에 따른 영향성을 해석함으로써 분석 비용 및 시간 측면에서 효율적이며 다양한 비행 환경에 대해 적용가능한 장점이 있다.The method for simulating the air inlet surface freezing according to various embodiments of the present invention is characterized in that before performing the freezing wind tunnel test for the rotating air intake air inlet, the influence of the surface generated freezing region, the absolute amount of freezing growth, It is effective in terms of analysis cost and time and applicable to various flight environments.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 흡입구 표면 결빙 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 결빙 풍동 시험부의 격자 구조 및 경계 조건을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2에 도시된 결빙 풍동 시험부의 단면적에 따른 제1 타입과 제2 타입의 풍동 터널을 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 2에 도시된 격자 구조의 격자수에 따른 결빙 풍동 시험부의 공기 흡입구 주변의 표면 압력 분포를 설명하기 위한 도면,
도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 제1 타입과 제2 타입에 따른 표면 압력 분포 및 속도 분포를 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 3에 도시된 제1 타입과 제2 타입에 따른 액적의 축적율 분포를 설명하기 위한 도면, 그리고
도 8은 도 3에 도시된 제1 타임과 제2 타입에 따른 공기 흡입구의 주변 표면에 결빙 증식 두께를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a flowchart for explaining a method of simulating an air inlet surface freezing according to an embodiment of the present invention;
2 is a view for explaining a lattice structure and a boundary condition of an icemaking wind tunnel testing unit according to an embodiment of the present invention,
3 is a view for explaining a first type and a second type wind tunnel according to the sectional area of the freezing wind tunnel test portion shown in FIG. 2;
4 is a view for explaining surface pressure distribution around the air inlet port of the freezing wind tunnel test section according to the number of grids of the grid structure shown in FIG. 2,
FIGS. 5 and 6 are views for explaining surface pressure distribution and velocity distribution according to the first type and the second type shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a view for explaining the distribution of the accumulation rate of droplets according to the first type and the second type shown in FIG. 3; and
FIG. 8 is a view for explaining the thickness of the freezing growth on the peripheral surface of the air inlet according to the first time and the second type shown in FIG. 3; FIG.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 흡입구 표면 결빙 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 1 is a flowchart for explaining a method of simulating an air inlet surface freezing according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 공기 흡입구 표면 결빙 시뮬레이션 방법은, 공기 흡입구 및 공기 흡입구에 유입되는 공기 흐름을 모델링하기 위한 결빙 풍동 시험부의 격자 구조(Grid topology) 및 경계 조건(boundary condition)을 정의한다(S110). 결빙 풍동 시험부의 격자 구조 및 경계 조건이 정의되면, 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정한다(S120). 결빙 풍동 시험부의 크기별로 공기 흡입구에 유입되는 공기의 속도, 공기의 온도 및 공기압을 각각 기 정의된 값으로 설정하고, 공기 흡입구의 주변 표면에 가해지는 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포를 산출하여 공기 흡입구의 유동장을 연산한다(S130). 산출된 상기 표면 압력 분포 및 상기 표면 속도 분포에 기초하고, 기 정의된 액적량 및 액적 크기에 따라 공기 흡입구의 주변 표면에 축적되는 액적의 축적율을 연산한다(S140). 그 다음으로 액적의 축적율을 이용하여 공기 흡입구의 주변 표면에 결빙 증식을 해석한다(S150).
Referring to FIG. 1, the method for simulating the air inlet surface freezing defines a grid topology and a boundary condition of the freezing wind tunnel testing unit for modeling the air flow introduced into the air inlet and the air inlet (S110 ). If the lattice structure and boundary condition of the freezing wind tunnel test section are defined, the size of the freezing wind tunnel test section is set (S120). The air velocity, the temperature of the air, and the air pressure are set to predetermined values according to the size of the freezing wind tunnel test portion, the surface pressure distribution and the surface velocity distribution applied to the peripheral surface of the air intake port are calculated, (S130). The storage rate of the droplet accumulated on the peripheral surface of the air inlet is calculated according to the predetermined droplet amount and droplet size based on the calculated surface pressure distribution and the surface velocity distribution (S140). Next, the frost growth is analyzed on the peripheral surface of the air inlet using the liquid deposition rate (S150).
격자 구조 및 경계 조건 정의Define grid structure and boundary conditions
결빙 풍동 시험부의 격자 구조 및 경계 조건에 대해서는 도 2에 도시된 도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명한다.The lattice structure and boundary conditions of the freezing wind tunnel test section will be described in more detail with reference to the drawings shown in Fig.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 결빙 풍동 시험부의 격자 구조 및 경계 조건을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a lattice structure and a boundary condition of the freezing wind tunnel testing unit according to an embodiment of the present invention.
도 2의 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 결빙 풍동 시험부의 모형은 회전익기의 공기 흡입구 및 공기 흡입구에 유입되는 공기를 모델링하기 위한 모형이다. 결빙 풍동 시험부의 모형은 격자 구조이고, Tetra 격자계로 구성될 수 있다. 결빙 풍동 시험부의 모형은 직육면체 구조이고, 내부에는 공기 흡입구 모형을 포함할 수 있다. 2, the model of the freezing wind tunnel testing unit according to the present invention is a model for modeling the air flowing into the air inlet and the air inlet of the rotating wing. The model of the freezing wind tunnel test section is a lattice structure and can be composed of Tetra grid system. The model of the freezing wind tunnel test part is a rectangular parallelepiped structure, and an air intake port model can be included inside.
본 발명에 따른 공기 흡입구 표면 결빙 시뮬레이션 방법이 적용되는 회전익기의 공기 흡입구는 중심축을 중심으로 좌우 대칭으로 배치될 수 있으므로, 연산 시간을 줄이기 위해서 중심축의 단면에 대칭조건을 부여할 수 있다. 엔진의 공기 흡입구 아래에는 환경제어시스템(ECS : Environment Control System ; ECS) 및 Nacelle을 위한 별도의 소형 흡입구가 배치될 수 있다(도 2의 우측 도면 참고). Since the air intake port of the rotating wing unit to which the air intake surface surface freezing simulation method according to the present invention is applied can be disposed symmetrically with respect to the center axis, symmetry conditions can be imparted to the cross section of the central axis to reduce computation time. A separate small intake for the ECS (Environment Control System) and Nacelle can be placed below the engine air intake (see right drawing in FIG. 2).
결빙 풍동 시험부의 모형에서 A 방향으로 공기가 유입되고, B 방향으로 공기가 유출될 수 있다. 결빙 풍동 시험부로 유입된 공기는 내부의 공기 흡입구에 유입되는 공기로 모델링될 수 있다.In the model of the freezing wind tunnel test part, air can flow in direction A and air can flow in direction B. The air introduced into the freezing wind tunnel test section can be modeled as air flowing into the air intake port inside.
그리고, 회전익기의 공기 흡입구에서 발생하는 결빙을 계산하기 위해서 해석 형상에 대한 모델링과 계산 격자를 생성할 수 있다. 격자 생성은 격자 전용 생성 프로그램인 ANSYS-GAMBIT을 사용할 수 있고, Tetra 격자계로 구성할 수 있다. 격자수에 따른 공기 흡입구 주위 압력 분포의 영향성에 대한 비교를 위해서 20만개 격자와 60만개 격자를 생성할 수 있다.
Then, modeling and computational grids for the analytical shape can be generated to calculate the freezing occurring at the air intake of the rotating wing. Grid creation can be done using ANSYS-GAMBIT, a grid-only generation program, and can be configured with a Tetra grid system. In order to compare the influence of the pressure distribution around the air intake port according to the number of lattices, it is possible to generate 200,000 grid and 600,000 grid.
결빙 frost
풍동wind tunnel
시험부Testing Department
크기 설정 Set size
결빙 풍동 시험부의 격자 구조 및 경계 조건을 정의한 이후에, 모델링된 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정한다.After defining the lattice structure and boundary conditions of the freezing wind tunnel test section, the size of the modeled freezing wind tunnel test section is set.
구체적으로, 액적 충돌 및 결빙 증식 계산을 수행하기 이전에 액적이 존재하지 않는 공기 유동장에 관한 계산이 선행될 수 있다. 즉, 유동장 계산을 위한 지배 방정식으로 대기권의 공기 흐름을 정확히 모사할 수 있으며, 점성과 압축성 효과를 고려할 수 있는 삼차원 압축성 Navier-Stokes 방정식을 사용할 수 있다. 수치 기법으로 Cell-Centered 기반의 유한 체적법 (Finite Volume Method), 내재적 시간 전진법(Implicit)을 사용할 수 있다. 유동장 계산시 공간 항에 대해 Roe 기법을 사용할 수 있으며, 2차 정확도 플럭스 계산 기법을 적용할 수 있다. 난류 모델로는 단순하면서도 상대적으로 정확도가 높은 Spalart-Allmaras 모델을 적용할 수 있다. 또한, 공기 흡입구 주위의 복잡한 삼차원 유동을 효율적으로 다루기 위해서, 상용 CFD 코드인 FLUENT 6.3가 사용될 수 있다.Specifically, calculations can be performed on the air flow field in which no droplet is present prior to performing droplet collision and icing propagation calculations. In other words, the governing equations for the flow field calculations can be used to accurately simulate the atmospheric air flow, and the three-dimensional compressible Navier-Stokes equations can be used to account for viscosity and compressibility effects. As a numerical technique, it is possible to use the Cell-Centered-based finite volume method and the implicit time advance method (Implicit). The Roe method can be used for the space term in the flow field calculation and the second order accuracy flux calculation method can be applied. The Spalart-Allmaras model, which is simple but relatively accurate, can be applied to the turbulence model. Also, in order to efficiently handle complicated three-dimensional flow around the air inlet, FLUENT 6.3, a commercial CFD code, can be used.
또한, 결빙 풍동 시험부의 크기에 의한 유동장 및 결빙증식 특성을 분석하기 위해 크기가 다른 2가지 경우의 풍동 터널 크기를 고려할 수 있다. 2가지 타입의 공기 흡입구 모델 크기에 대해서는 도 3을 참고하여 보다 구체적으로 살펴본다. In order to analyze the flow field and ice growth characteristics due to the size of the freezing wind tunnel test section, two types of wind tunnel tunnels of different sizes can be considered. Two types of air intake port model sizes will be described in more detail with reference to FIG.
도 3은 도 2에 도시된 결빙 풍동 시험부의 단면적에 따른 제1 타입과 제2 타입의 풍동 터널을 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 좌측 도면은 제1 타입의 풍동 터널을 도시하고, 도 3의 우측 도면은 제2 타입의 풍동 터널을 도시한다. 즉, 결빙 풍동 시험부는 제1 타입 또는 제2 타입으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 결빙 풍동 시험부의 제1 타입의 크기는 가로 1.2미터, 세로 1.5미터 및 길이 6.3미터로 설정될 수 있다. 그리고, 결빙 풍동 시험부의 제2 타입의 크기는 가로 2.6미터, 세로 3.8미터 및 길이 9.9 미터로 설정될 수 있다. 풍동 시험부 크기에 따른 Blockage 수준 확인 결과에 따르면 제1 타입은 제2 타입에 비하여 대략 5배 정도 크다. 이러한 Blockage 차이는 결빙 해석 시에 발생하는 결빙 형상과 영역에 영향을 줄 수 있다.FIG. 3 is a view for explaining a first type and a second type wind tunnel according to the sectional area of the freezing wind tunnel test portion shown in FIG. 2. FIG. The left side of FIG. 3 shows a first type of wind tunnel and the right side of FIG. 3 shows a second type of wind tunnel. That is, the freezing wind tunnel test section can be set as the first type or the second type. For example, the size of the first type of freezing wind tunnel test section can be set to 1.2 m (width), 1.5 m (length), and 6.3 m (length). The size of the second type of the freezing wind tunnel test portion can be set to 2.6 meters in width, 3.8 meters in length, and 9.9 meters in length. According to the result of checking the blockage level according to the size of the wind tunnel test portion, the first type is about 5 times larger than the second type. This blockage difference can affect the freezing shape and the area that occur during freezing analysis.
도 3에서는 풍동 터널의 크기에 따라 공기 흡입구에 가해지는 공기의 속도 차이가 있음을 확인할 수 있다. 도 3의 좌측 도면에서 공기 흡입구 주변은 도 3의 우측 도면에서 공기 흡입구 주변보다 더 진한 색으로 표시되어 있음을 확인할 수 있다.In FIG. 3, it can be seen that there is a difference in speed of air applied to the air intake port depending on the size of the wind tunnel. In FIG. 3, it can be seen that the periphery of the air inlet is marked with a darker color than the periphery of the air inlet in the right side of FIG.
즉, 좁은 단면적의 풍동 터널을 갖는 경우(제1 타입)가 넓은 단면적의 풍동 터널을 갖는 경우(제2 타입)에 비하여 공기 흡입구의 주변의 색이 더 진한 색으로 표시되고 있음을 확인할 수 있다. 이는 풍동 터널의 단면적이 좁아질수록 공기 흡입구의 공기 속도가 더 빨라진다는 점을 확인할 수 있다. 이렇게 풍동 터널의 단면적에 따른 공기 흡입구의 공기 속도 차이를 비교하기 위해서, 제1 타입의 결빙 풍동 시험부의 단면적의 크기는 제2 타입의 결빙 풍동 시험부의 단면적의 크기보다 더 작게 설계될 수 있다. 따라서, 2가지 타입으로 결빙 풍동 시험부의 크기를 설계함으로써, 단면적 크기에 따른 유동장 및 결빙 증식 특성을 분석할 수 있다.
In other words, it can be confirmed that the color around the air intake port is displayed in a darker color as compared with the case where the wind tunnel having the narrow cross-sectional area (the first type) has the wind tunnel with the wide cross-sectional area (the second type). It can be seen that the air velocity at the air intake port becomes faster as the cross-sectional area of the wind tunnel becomes narrower. The cross sectional area of the first type of freezing wind tunnel test section may be designed to be smaller than the size of the cross sectional area of the second type freezing wind tunnel test section in order to compare the air speed difference of the air intake port with the cross sectional area of the wind tunnel. Therefore, by designing the size of the freezing wind tunnel test section in two types, it is possible to analyze the flow field and the ice growth characteristics according to the cross-sectional area size.
공기 흡입구의 유동장 연산Flow field calculation of air inlet
결빙 풍동 시험부의 크기에 대한 설정이 되면, 공기 흡입구의 유동장을 연산하는 단계를 수행한다. 이때, 결빙 문제에서 표면 발생 결빙 현상을 결정하는 주요 인자는 액적량(Liquid Water Contents ; LWC), 액적의 크기(Mean Volume Diameter ; MVD), 항공기 비행 속도, 결빙 환경의 온도 및 노출 시간일 수 있다.When the size of the freezing wind tunnel test portion is set, a step of calculating the flow field of the air intake port is performed. At this time, the main factors determining the surface-generated freezing phenomenon in the freezing problem may be Liquid Water Contents (LWC), Mean Volume Diameter (MVD), aircraft flying speed, temperature of the icing environment and exposure time .
이때, 액적량(LWC)은 단위 체적당 포함된 액적의 질량을 의미하며, 액적의 크기는 구 형태로 가정된 액적의 직경을 의미한다. 결빙 해석을 수행하기 위해 액적과 공기가 동시에 존재하는 다상 유동을 고려할 수 있지만, 수십 마이크론 단위의 액적이 공기의 유동에 미치는 영향성이 크지 않다는 가정하에서 공기가 액적의 운동에 미치는 영향성만을 고려하여 다상 유동 계산을 수행할 수 있다. 즉, 공기 유동장과 액적 움직임에 관한 전산 시뮬레이션을 통해 획득한 정보를 바탕으로 결빙 증식에 관한 계산을 수행할 수 있다.In this case, the droplet volume (LWC) means the mass of the droplet contained per unit volume, and the size of the droplet means the diameter of the droplet assumed to be spherical. Considering only the influence of air on the motion of droplets on the assumption that the multiphase flow in which the droplet and the air exist at the same time in order to perform the freezing analysis, the influence of the droplet of several tens of microns on the flow of the air is not great Multiphase flow calculations can be performed. In other words, based on the information obtained from the simulation of the air flow field and droplet movement, it is possible to carry out calculations on the ice growth.
유동장을 연산하는 단계를 실행할 경우에, 먼저 공기 흡입구에 유입되는 공기의 속도, 공기의 온도 및 공기압을 각각 기 정의된 값으로 설정한다. 그리고 공기 흡입구의 주변 표면에 가해지는 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포를 산출하여 공기 흡입구의 유동장 해석을 수행한다.In carrying out the step of calculating the flow field, the velocity of the air introduced into the air inlet, the temperature of the air and the air pressure are respectively set to predefined values. Then, the surface pressure distribution and the surface velocity distribution applied to the peripheral surface of the air intake port are calculated to perform the flow field analysis of the air intake port.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 결빙 풍동 시험부의 격자 구조의 격자수를 20만개 또는 60만개로 설정하여 회전익기 공기 흡입구 주변에서의 표면 압력 분포를 시뮬레이션할 수 있다(도 4 참고). According to one embodiment of the present invention, the number of lattice structures of the lattice structure of the freezing wind tunnel test portion can be set to 200,000 or 600,000 to simulate the surface pressure distribution in the vicinity of the rotary air intake port (see FIG. 4).
도 4의 좌측 도면은 20만개 격자수를 갖는 격자 구조에 기초하여 공기 흡입구의 표면 압력 분포를 시뮬레이션한 것을 도시하고 있다. 도 4의 우측 도면은 60만개 격자를 갖는 격자 구조에 기초하여 공기 흡입구의 표면 압력 분포를 시뮬레이션한 것을 도시하고 있다. The left side of FIG. 4 shows simulation of the surface pressure distribution of the air inlet port based on the lattice structure having 200,000 grid points. The right figure of FIG. 4 shows simulation of the surface pressure distribution of the air intake port based on the lattice structure having 600,000 grids.
도 4에 도시된 바와 같이, 20만개 또는 60만개의 격자수에 따른 회전익기 공기 흡입기 주변의 표면 압력 분포는 정량적으로 매우 유사한 경향을 나타낼 수 있다. 따라서, 연산 시간의 절감을 위해서 격자수 20만개를 기준으로 액적장 및 결빙 증식 계산을 수행한다.As shown in FIG. 4, the surface pressure distribution around the rotating blade air inlets according to the number of grids of 200,000 or 600,000 pieces can exhibit a very similar tendency quantitatively. Therefore, in order to reduce computation time, liquid deposition and icing propagation calculation are performed on the basis of 200,000 grid lines.
도 4에 도시된 바와 같이, 회전익기의 공기 흡입구 상단 부분이 그외 표면보다 압력이 높게 나타나고 있음을 확인할 수 있다. 이는 유동의 정체점과 직접적인 관련성이 있는 것으로 볼 수 있다. 즉, 과냉각된 액적의 크기가 작은 경우에 액적은 공기의 유선을 따라 흐르게 되므로 유동의 정체점 주위에서 액적이 공기 흡입구의 표면과 충돌할 가능성이 크게 된다. 또한, 액적이 없는 순수한 유동장에 대한 계산 결과 풍동 크기에 따라 공기 흡입구의 표면 압력 분포에 영향성을 줄 수 있다. As shown in FIG. 4, it can be seen that the upper portion of the air inlet of the rotary wing has a higher pressure than the other surface. It can be seen that this is directly related to the stagnation point of the flow. That is, when the size of the supercooled droplet is small, the droplet flows along the stream of air, so that there is a high possibility that the droplet collides with the surface of the air inlet around the stagnation point of the flow. Also, the calculation of the pure flow field with no droplet can affect the surface pressure distribution of the air intake port depending on the wind tunnel size.
또한, 도 3의 좌측 도면과 우측 도면을 비교하여 살펴보면, 좌측 도면에 도시된 공기 흡입구가 우측 도면에 도시된 공기 흡입구보다 어둡게 표시된 영역이 더 넓게 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 즉, 풍동 터널의 단면적의 크기가 작을 수록 공기 흡입구의 표면에 가해지는 공기압 중 고압 영역이 저압 영역보다 넓게 분포됨을 확인할 수 있다.3, it can be seen that the area where the air intake port shown in the left side is darker than the air intake port shown in the right side is more widely distributed. In other words, it can be seen that as the cross-sectional area of the wind tunnel is smaller, the high-pressure area of the air pressure applied to the air inlet surface is wider than the low-pressure area.
풍동 터널의 단면적의 크기에 따라 공기 흡입구의 단면에서 압력과 속도 분포를 도 5 및 도 6을 참고하여 살펴보면 다음과 같다.The pressure and velocity distribution at the cross section of the air intake port will be described with reference to FIGS. 5 and 6 according to the cross-sectional area of the wind tunnel.
도 5 및 도 6을 참고하면, 제1 타입과 제2 타입의 풍동 모델에서 동일 지점(도면에서 원으로 표시된 영역)에 대한 압력과 속도 분포를 나타낸다. 동일 유입류 조건에서 제1 타입이 제2 타입에 비해 공기 흡입구 상단의 정체점 부근에서 압력이 낮고 속도가 크게 유동장이 형성되고 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 6, the pressure and velocity distributions for the same point (area indicated by circles in the drawing) in the first and second types of wind tunnel models are shown. It can be confirmed that the first type is lower in pressure near the stagnation point at the upper end of the air inlet than the second type and the flow field is formed at a higher speed in the same influent flow condition.
이는 풍동 크기가 실질적인 유동장 차이를 발생시킬 수 있음을 의미한다. 각 풍동의 출구 면적과 출구에서 공기의 질량유량을 바탕으로 속도를 계산하면 제1 타입이 제2 타입에 비해 속도가 약 1.4배 정도 증가하는 것을 확인할 수 있다.This means that wind tunnel magnitude can cause substantial flow field differences. Calculating the velocity based on the mass flow rate of the air at the outlet area of each wind tunnel and at the exit, it can be seen that the velocity of the first type increases about 1.4 times as compared with the second type.
풍동 터널의 크기에 의한 영향 이외에, 일반적으로 회전익기의 공기 흡입구 주위 유동은 주로터 블레이트에 의한 하강 기류에 적지 않는 영향을 받는다. 하지만, 본 발명에서는 주로터에 의한 간섭 효과가 무시된 임계결빙조건(Critical Icing Condition)을 도출하기 위해서 로터 블레이트에 의한 후류는 고려하지 않는다. 왜냐하면, 주로터 블레이드에 의한 후류는 결빙 풍동에서 구현하기 어렵다는 점과 이론적 해석의 경우에도 복잡한 후류 계산이 필요하기 때문이다.In addition to the effect of the size of the wind tunnel, the flow around the air intake port of the rotating wing is generally influenced by the turbulence-induced downward current. However, in the present invention, in order to derive a critical icing condition in which the interference effect by the main is neglected, the wake by the rotor blades is not considered. This is because wakes caused mainly by turbo blades are difficult to realize in the freezing wind tunnel, and even in the case of theoretical analysis, complicated wake calculation is required.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 결빙 계산의 전 단계로 액적이 없는 순수한 유동장에 대한 해석을 수행할 수 있다. 본 발명에 따른 공기 흡입구 주변 결빙 시뮬레이션 방법에 따르면, 공기 흡입구에 유입되는 공기의 속도, 공기의 온도 및 공기압을 기 결정된 값으로 설정함으로써, 공기 흡입구 주변의 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포를 산출하여 유동장을 계산할 수 있다.
Therefore, according to an embodiment of the present invention, it is possible to perform an analysis for a pure flow field without a droplet at the previous stage of the freezing calculation. According to the simulation method for freezing air around the air inlet, the surface velocity distribution and the surface velocity distribution around the air inlet are calculated by setting the velocity of the air flowing into the air inlet, the temperature of the air and the air pressure at predetermined values, Can be calculated.
액적의Droplet
축적율Accumulation rate
연산 calculate
결빙 풍동 시험부의 유동장을 계산한 이후에, 산출된 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포에 기초하고, 기 정의된 액적량 및 액적 크기에 따라 공기 흡입구의 주변 표면에 축적되는 액적의 축적율을 연산할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 액적의 축적율을 연산하기 위해서는 DROP3D 모듈을 이용할 수 있다.After calculating the flow field of the freezing wind tunnel test section, it is possible to calculate the accumulation rate of the droplet accumulated on the peripheral surface of the air intake port based on the calculated surface pressure distribution and the surface velocity distribution, have. The DROP3D module can be used to calculate the accumulation rate of droplets according to an embodiment of the present invention.
이렇게 유동장 계산 후 항공기 표면에 충돌하는 액적의 비율을 정량적으로 제시하기 위해 대기에 존재하는 액적의 특성에 대해 조사할 수 있다. 결빙 시 대기 조건은 물리적으로 공기와 물이 혼합되어 있는 공간으로 간주될 수 있다. In this way, we can investigate the characteristics of the atmospheric droplet to quantitatively show the ratio of droplets impacting the surface of the aircraft after the flow field calculation. The atmospheric condition during icing can be regarded as a space physically mixed with air and water.
대기 중의 과냉각된 구름은 다양한 크기의 액적들로 구성되어 있으며, 그 액적 분포는 Langmuir D 분포로 알려져 있다. Langmuir D 분포는 가장 큰 액적의 크기가 평균값보다 2.2배 크고 가장 작은 액적의 크기가 평균값보다 3.2배 작게 분포되어 있다. 실제 대기에서는 액적의 크기가 균일하지 않은 Langmuir D 분포로 되어 있으나, 액적의 크기가 크지 않은 경우 액적이 고체표면과 충돌하는 위치와 축적율은 Mono-Disperse와 유사한 경향을 나타낸다. The supercooled clouds in the atmosphere are composed of droplets of various sizes, and the droplet distribution is known as the Langmuir D distribution. In Langmuir D distribution, the size of the largest droplet is 2.2 times larger than the mean value and the size of the smallest droplet is 3.2 times smaller than the mean value. In actual atmospheric conditions, the Langmuir D distribution has a non-uniform droplet size. However, when the droplet size is not large, the position where the droplet collides with the solid surface and the accumulation rate tend to be similar to Mono-Disperse.
Langmuir D 분포를 이용하여 고체표면의 축적율을 계산할 경우, 액적의 크기에 대한 확률적인 분포를 모두 고려하여 액적장 연산을 수행해야 하므로 상당한 연산 시간이 요구될 수 있다. When the accumulation rate of the solid surface is calculated by using the Langmuir D distribution, a considerable computation time may be required since the droplet field calculation must be performed considering all the probabilistic distribution of the droplet size.
그러므로, 효율적인 계산을 위해서 Langmuir D 분포 대신에 축적율이 유사한 경향을 나타내는 액적의 크기가 일정한 Mono-Disperse를 가정한다.Therefore, for efficient computation, we suppose that Mono-Disperse has a constant droplet size with similar tendency of accumulation rate instead of Langmuir D distribution.
이러한 가정하에서, 축적율을 연산하기 위한 보다 구체적인 방법은 다음과 같다. 기 정의된 액적량으로 0.9g/m3 를 설정하고, 기 정의된 액적 크기로 20, 30 및 40㎛ 중 적어도 어느 하나를 설정할 수 있다. 제1 타입과 제2 타입의 결빙 풍동 시험부에서 기 정의된 액적량 및 액적 크기로 설정된 계산 조건에 따라 DROP3D 모듈에 의해서 다음의 방식에 따라 축적율을 연산한다. Under this assumption, a more specific method for calculating the accumulation rate is as follows. It is possible to set at 0.9 g / m < 3 > as a predefined droplet amount, and to set at least one of 20, 30 and 40 mu m as the predefined droplet size. The storage rate is calculated by the DROP3D module according to the following method according to the calculation conditions set in the liquid amount and liquid size defined in the first and second types of freezing wind tunnel test sections.
먼저, 대기 중의 과냉각된 액적장을 연산하기 위해 Eulerian 기반의 액적 운동 방정식을 이용할 수 있다. 이는 공기와 액적이 혼합된 다상 유동 모델로 Bourgault 등에 의해서 제안된 바 있고, 액적에 대한 연속 방정식과 운동량 방적식으로 구성될 수 있다. 이는 수치기법으로 유한 체적법을 기반으로 하여, 다음의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.First, the Eulerian-based droplet motion equation can be used to calculate the supercooled droplet field in the atmosphere. It was proposed by Bourgault et al. As a multiphase flow model in which air and liquid droplets are mixed, and can be constituted by a continuity equation for liquid droplets and a momentum dynamics equation. This is a numerical technique based on a finite volume method and can be expressed as
상기 수학식 1에서 는 보존변수이며, 는 대류항, 는 용출항(Source Term)을 나타낸다. 구체적으로 보존변수, 대류항, 용출항은 다음의 수학식 2 내지 4와 같이 표현될 수 있다.In Equation (1) Is a conservative variable, The convection term, Indicates the source term. Specifically, the conservation variables, the convection term, and the release term can be expressed by the following equations (2) to (4).
여기서, α는 액적의 체적비(Volume Fractiion)을 나타내며, uD , vD 는 액적의 속도, ua , va 는 공기의 속도, ρa 는 공기의 밀도, ρw 는 물의 밀도이다. CD 는 구형으로 가정한 액적의 항력 계수를 나타낸다.Here, α indicates a volume ratio of the droplets (Volume Fractiion), D u, D v is enemy speed liquid, a u, a v is the velocity, ρ a is the density of air, ρ w is the density of water in the air. C D represents the drag coefficient of a droplet assuming a spherical shape.
이러한 액적의 항력 개수는 다음의 수학식 5 및 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.The number of drag of such a droplet can be expressed by the following equations (5) and (6).
상기 수학식 5에서 액적에 관한 레이놀즈 수(Red)는 다음의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.In the above equation (5), the Reynold's number (Re d ) related to the liquid droplet can be expressed by the following equation (7).
상기 수학식 7에서 d는 액적의 지름, μ는 공기의 동점성(Dynamic Viscosity)을 나타낸다. K와 Froude 무차원수는 다음의 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.In Equation (7), d represents the diameter of the droplet and μ represents the dynamic viscosity of the air. The K and Froude dimensionless can be expressed as Equation (8).
액적 충돌 방정식을 연산한 후, 액적이 표면에 충돌하는 비율을 나타내는 축적율에 관련된 식은 다음의 수학식 9와 같이 표현될 수 있다. 즉, 수학식 9는 액적이 고체 표면과 충돌하는 비율을 정량적으로 제시하는 값으로, 축적율을 의미한다.The equation relating to the accumulation rate indicating the rate at which the liquid droplet collides with the surface after calculating the droplet impingement equation can be expressed by the following equation (9). That is, Equation (9) is a value quantitatively indicating the ratio of the droplet colliding with the solid surface, and means the accumulation rate.
상기 수학식 9에서, α는 액적의 체적비이며, 는 액적의 속도 벡터이고, 는 수직 단위 벡터이다.In Equation (9),? Is the volume ratio of the droplet, Is the velocity vector of the droplet, Is a vertical unit vector.
상기 수학식 1 내지 9에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 계산 조건으로, 예컨대, 공기의 속도는 72m/s이고, 공기의 온도는 -10℃이며, 공기압은 대기압으로 설정할 수 있다. For example, the velocity of the air may be 72 m / s, the temperature of the air may be -10 ° C, and the air pressure may be set to atmospheric pressure in the above-described
상기 수학식 1 내지 9에 공기 흡입구에 유입되는 공기의 속도, 공기의 온도 및 공기압으로 각각 기 정의된 값을 입력하여 공기 흡입구의 주변 표면에 가해지는 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포를 산출한다. 산출된 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포에 기초하고, 액적량 및 액적 크기를 이용하여 공기 흡입구의 주변 표면에 축적되는 액적의 축적율을 연산한다.In Equations (1) to (9), a predefined value of the velocity of the air introduced into the air inlet, the temperature of the air, and the air pressure are input to calculate the surface pressure distribution and surface velocity distribution applied to the peripheral surface of the air inlet. Based on the calculated surface pressure distribution and surface velocity distribution, the rate of accumulation of droplets accumulated on the peripheral surface of the air inlet is calculated using the droplet amount and the droplet size.
상술한 방식에 따라 공기 흡입구 주변에 축적되는 액적의 축적율은 도 7에 도시된 바와 같다. The accumulation rate of the droplets accumulated around the air inlet according to the above-described method is as shown in Fig.
도 7의 좌측 도면은 제1 타입의 축적율 시뮬레이션 결과이고, 우측 도면은 제2 타입의 축적율 시뮬레이션 결과이다. 좌측 도면의 상부 도면은 액적 크기가 20㎛인 경우이고, 중간 도면은 액적 크기가 30㎛인 경우이며, 하부 도면은 액적 크기가 40㎛인 경우이다. 마찬가지로, 우측 도면의 상부 도면에서 하부 도면은 액적 크기가 20㎛, 30㎛ 및 40㎛인 경우를 도시한다.7 is a simulation result of the first type of accumulation rate, and the right side is a simulation result of the accumulation rate of the second type. The upper drawing in the left drawing shows a case where the droplet size is 20 탆, the intermediate drawing shows the case where the droplet size is 30 탆, and the lower drawing shows the case where the droplet size is 40 탆. Likewise, in the upper part of the right drawing, the lower drawing shows a case in which the droplet sizes are 20 탆, 30 탆 and 40 탆.
도 7에 도시된 바와 같이, 액적 크기가 증가할 수록 축적율의 크기와 액적 충돌 영역이 증가하는 경향을 보인다. 또한, 제1 타입이 제2 타입에 비해 축적율 분포가 넓고 그 절대적 값이 크게 나타나고 있음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 7, as the droplet size increases, the magnitude of the accumulation rate and the droplet collision region tend to increase. In addition, it can be seen that the accumulation rate distribution of the first type is larger than that of the second type and the absolute value thereof is large.
이는 유동장 계산을 통해 얻은 공기의 속도를 액적 충돌 방정식에 적용하여 액적이 표면에 충돌하는 축적율을 연산하므로, 풍동 크기에 따른 공기의 속도 차이에 의해서 축적율 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 결빙 풍동 시험부의 단면적의 크기가 작을수록 공기 흡입구 표면에서 결빙 증식이 많이 발생할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 압력분포와 비교해 볼 때, 회전익기 공기 흡입구 상단의 압력분포가 높은 정체점 영역에서 축적율이 높게 나타나고 있음을 확인할 수 있다.
It can be seen that the accumulation rate difference is caused by the velocity difference of the air according to the wind tunnel size because the rate of the air obtained through the flow field calculation is applied to the droplet impingement equation to calculate the accumulation rate at which the droplet impinges on the surface. In addition, the smaller the cross-sectional area of the freezing wind tunnel test portion, the more the freezing and thawing may occur on the surface of the air inlet. That is, it can be seen that the accumulation rate is high in the stagnation point region where the pressure distribution on the upper side of the rotating air intake air inlet is higher than the pressure distribution shown in FIG.
표면 결빙 증식 해석Surface freezing propagation analysis
액적 축적율을 연산한 이후에, 산출된 액적의 축적율을 이용하여 공기 흡입구의 주변 표면에 결빙 증식을 해석할 수 있다. 구체적으로, 결빙 증식 해석은, 대기 온도를 -10℃으로 설정하고, 액적의 노출 시간을 15분으로 설정하여 공기 흡입구 주변의 액적의 결빙 증식을 해석할 수 있다. After computing the droplet deposition rate, it is possible to analyze the ice growth on the peripheral surface of the air inlet using the calculated deposition rate of droplets. Specifically, the freezing and thawing analysis can be performed by setting the atmospheric temperature to -10 DEG C and setting the exposure time of the droplet to 15 minutes to analyze the freezing growth of droplets around the air inlet.
액적 충돌 연산 후 결빙증식의 형태는 대기 조건에 따라 대표적으로 Rime 결빙과 Glaze 결빙으로 나눌 수 있다. Rime 결빙은 액적의 크기가 작고, 저온, 저속 및 낮은 LWC 조건에서 주로 발생하는 층운형 구름의 액적일 수 있다. The type of ice growth after droplet impact calculation can be divided into Rime freezing and Glaze freezing according to atmospheric conditions. Rime icing can be a droplet of cloudy clouds with small droplet size and occurring predominantly at low, low, and low LWC conditions.
이는 매우 낮은 대기온도로 인해 액적은 항공기 표면과 충돌하는 순간 급속히 결빙되고, 최초 결빙된 열음 층과 지속적으로 축적되는 얼음 층 사이에 공기가 유입되어 우윳빛을 띈다. 반면에, Glaze 결빙은 대기 온도가 0℃ 부근의 적운형 구름에서 생성되며, 액적의 크기가 크고 비교적 높은 온도와 고속, 높은 LWC에서 주로 발생한다. Glaze 결빙은 액적이 크고 온도가 높아 항공기 표면과 충돌 후 즉시 결빙되지 않고 유선을 따라 흐르면서 결빙이 생성될 수 있다.This is due to the very low atmospheric temperature, which causes the liquid to rapidly freeze at the moment it collides with the aircraft surface, and the air is drawn between the first freezing layer and the continuously accumulating ice layer. On the other hand, Glaze freezing occurs in cumulus clouds with an atmospheric temperature near 0 ° C, and occurs mainly at relatively high temperatures and high velocity, high LWC. Glaze icing can be freezing as it flows along the streamline without being frozen immediately after impact with the aircraft surface due to the large droplets and high temperatures.
Rime 결빙은 고체면과 부딪히는 순간 결빙이 발생하기 때문에 전단력과 Heat Flux 분포가 중요하지 않지만, Glaze 결빙을 해석하기 위해서는 전단력과 Heat Flux가 고려되어야 한다. Rime 결빙의 경우 결빙 증식 형상은 항공기 표면을 따라 매끈하게 생성된다. 반면에, Glaze 결빙의 경우 매우 불규칙한 형태를 나타낸다. 이 같은 이유로 Rime 결빙보다 Glaze 결빙이 더 심각한 공기 역학적 영향을 미칠 수 있다. The shear force and the heat flux distribution are not important because Rime freezing occurs at the moment of collision with the solid surface, but the shear force and heat flux must be considered to analyze Glaze freezing. In the case of Rime freezing, the ice growing shape is smoothly formed along the surface of the aircraft. On the other hand, Glaze ice shows a very irregular shape. For this reason, Glaze freezing can have more serious aerodynamic effects than Rime freezing.
따라서, 액적이 항공기 표면을 따라 흐르는 과정에서 발생하는 결빙 영향성을 풍동의 크기에 따라 확인하기 위해 Glaze 모델을 적용하여 분석한다. 일반적으로 액적이 물체에 부착되어 결빙이 증식되는 과정을 묘사하는 Film 두께에 관한 연속 방정식과 온도에 관한 에너지 방적식은 다음의 수학식 10 및 수학식 11와 같이 표현될 수 있다.Therefore, the Glaze model is applied to analyze the influence of ice on the surface of the aircraft. In general, the continuity equation concerning the thickness of the film and the energy spinning equation relating to the temperature, which describe the process in which the droplet is attached to the object and the freezing is proliferated, can be expressed as the following equations (10) and (11).
상기 수학식 10 및 수학식 11에서 는 다음의 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.In the above equations (10) and (11) Can be expressed by the following equation (12).
여기서, 는 다음의 수학식 13과 같이 표현될 수 있다.here, Can be expressed by the following Equation (13).
상기 수학식 10 내지 수학식 13에서 는 매개변수들을 나타내며, 결빙 조건에 따라 결정될 수 있다. Rime 결빙의 경우, 액적이 표면에 충돌과 동시에 결빙되므로 액적은 시간(t)에서 공간에 대한 액적의 이동은 없고 시간에 대한 변환만 존재하므로, 에너지 방정식을 필요로 하지 않는다. 이때 결빙 높이에 대한 시간에 대한 변화율은 액적의 속도, 액적량 및 축적율로 표현될 수 있다. 즉, 상기 수학식 10과 같은 연속 방정식은 다음의 수학식 14와 같이 간단하게 표현될 수 있다.In the equations (10) to (13) Represents the parameters and can be determined according to the freezing condition. In the case of Rime freezing, since the droplet is freezing at the same time as the surface collides with the surface, the droplet does not need energy equation because there is no shift of the droplet to space at time (t) At this time, the rate of change with respect to time with respect to the ice height can be expressed by the velocity of the droplet, the droplet amount, and the accumulation rate. That is, the continuity equation as shown in Equation (10) can be simply expressed as Equation (14).
여기서, 는 무한 지점의 액적 속도이고, LWC는 액적량이며, β는 액적의 축적율을 의미한다. 상기 수학식 14를 참고하면, 결빙 증식은 액적의 축적율을 이용하여 해석할 수 있다. 즉, 액적의 축적율(β), 액적량 및 을 이용하여 공기 흡입구 표면 결빙 증식을 해석할 수 있다.here, Is the droplet velocity at an infinite point, LWC is the droplet volume, and β is the droplet accumulation rate. Referring to Equation (14), the icing propagation can be analyzed by using the accumulation rate of the droplet. That is, the accumulation rate (?) Of droplets, It is possible to analyze the surface freezing growth on the air inlet surface.
앞서 살펴보면, 수학식 1 내지 14는 액적 축적율 및 표면 결빙 증식에 관한 식이다. 이는 유한체적법 및 유한요소법에 기초하여 수치적으로 구현한 결빙 시뮬레이션 코드인 FENSAP-ICE 패키지의 하부 모듈 DROP3D와 ICE3D를 사용하여 구현할 수 있다.In the above, equations (1) to (14) are equations concerning the droplet accumulation rate and the surface freezing growth. This can be implemented using the sub-modules DROP3D and ICE3D of the FENSAP-ICE package, which is numerically implemented freezing simulation code based on finite volume method and finite element method.
연산 코드의 검증을 위해 NACA64(2)45와 NACA0012에 대하여 축적율 및 결빙 증식 계산을 수행할 수 있으며, 실험 및 LEWICE 코드의 결과와 비교한 결과, 정량적, 정성적으로 유사한 경향을 확인할 수 있다. For verification of the operation code, it is possible to carry out the accumulation rate and ice growth calculation for NACA64 (2) 45 and NACA0012, and compared with the results of the experiment and the LEWICE code, the similar tendency can be confirmed quantitatively and qualitatively.
도 8은 도 3에 도시된 제1 타임과 제2 타입에 따른 공기 흡입구의 주변 표면에 결빙 증식 두께를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 8 is a view for explaining the thickness of the freezing growth on the peripheral surface of the air inlet according to the first time and the second type shown in FIG. 3; FIG.
도 8을 참고하여 살펴보면, 결빙 증식 해석 결과는 퐁동 시험부의 단면적의 크기에 따라 결빙증식의 예측값에서 차이가 발생함을 확인할 수 있다. 즉, 결빙이 증식된 부분의 예측 결과값을 비교하면, 제1 타입이 제2 타입에 비해 결빙 두께가 대략 1.5배 정도 크게 나타나고 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 8, it can be seen that the ice frost propagation analysis results show a difference in predicted ice frost growth depending on the cross-sectional area of the pond test section. That is, when comparing the predicted result value of the part where the frost is grown, it can be seen that the first type exhibits about 1.5 times larger ice thickness than the second type.
이는 액적 충돌 방정식에 의해 계산된 축적율과 액적의 속도 및 유동장 계산을 통해 확보된 점성력과 히트 플럭스(Heat flux)가 결빙 증식 방정식에 적용될 때, 풍동 크기에 따른 액적의 속도 차이로 인해 결빙 증식시에 차이를 발생시킬 수 있다. 이러한 결빙 증식 분포 및 두께 차이는 풍동 시험부의 크기와 직접적으로 관련이 되어 있어 결빙 풍동 시험시 정확한 결빙 증식 분포 및 증식량을 획득하기 위해서는 모델 크기 대비 일정 수준 이상의 풍동 시험부 크기가 요구되는 것을 확인할 수 있다.This is because when the viscosity and heat flux obtained from the accumulation rate calculated by the droplet impingement equation and the velocity of the droplet and the flow field are applied to the icing propagation equation, The difference may be generated. In order to obtain the accurate ice distribution and expansion amount in the freezing wind tunnel test, it is necessary to determine the size of the wind tunnel test section in comparison with the model size. have.
본 발명에 따른 공기 흡입구 표면 결빙 시뮬레이션 방법은 회전익기 공기흡입구에 대한 결빙 풍동 시험을 수행하기 전에 표면발생 결빙 영역, 결빙 증식의 절대적 양, 결빙 풍동과 시험 모델의 상대적 크기에 따른 영향성을 시뮬레이션할 수 있고, 이러한 시뮬레이션 방식은 분석 비용 및 시간 측면에서보다 효율적일 수 있다.The method of simulating the air inlet surface freezing simulation according to the present invention simulates the influence of the surface freezing region, the absolute amount of freezing growth, the freezing wind speed and the relative size of the test model before performing the freezing wind tunnel test on the rotating air intake air inlet And such a simulation approach can be more efficient in terms of analysis cost and time.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 상술한 방법들은 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 코드로 저장될 수 있다. 이러한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상술한 방법들을 수행하기 위한 코드는, RAM(Random Access Memory), 플레시메모리, ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM), 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, 메모리 카드, USB 메모리, CD-ROM 등과 같이, 단말기에서 판독 가능한 다양한 유형의 기록 매체에 저장되어 있을 수 있다. The above-described methods according to various embodiments of the present invention may be stored as a code in a computer-readable storage medium. The code for performing the above-described methods according to various embodiments of the present invention may be stored in a memory such as a random access memory (RAM), a flash memory, a ROM (Read Only Memory), an EPROM (Erasable Programmable ROM), an Electrically Erasable and Programmable ROM ), A register, a hard disk, a removable disk, a memory card, a USB memory, a CD-ROM, and the like.
비록 본 발명의 예시적인 실시예 및 적용예가 도시되고 설명되었더라도, 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 많은 변화 및 수정이 가능하고, 이러한 변형은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있습니다. 따라서, 설명된 실시예는 예시적이지 제한적인 것이 아니며, 본 발명은 첨부된 상세한 설명에 의해서 제한되는 것이 아니지만 청구항의 기술적 범위 내에서 수정가능하다. Although illustrative embodiments and applications of the present invention have been shown and described, many changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention, and such modifications may be made by one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains It can be clearly understood. Accordingly, the described embodiments are illustrative and not restrictive, and the invention is not limited by the accompanying detailed description, but is capable of modifications within the scope of the claims.
Claims (11)
상기 공기 흡입구 및 상기 공기 흡입구에 유입되는 공기 흐름을 모델링하기 위한 결빙 풍동 시험부의 격자 구조(Grid topology) 및 경계 조건(boundary condition)을 정의하는 단계;
상기 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계;
상기 공기 흡입구에 유입되는 공기의 속도, 공기의 온도 및 공기압을 각각 기 정의된 값으로 설정하고, 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 가해지는 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포를 산출하여 상기 공기 흡입구의 유동장을 연산하는 단계;
산출된 상기 표면 압력 분포 및 상기 표면 속도 분포에 기초하고, 기 정의된 액적량 및 액적 크기에 따라 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 축적되는 액적의 축적율을 연산하는 단계; 및
상기 액적의 축적율을 이용하여 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 결빙 증식을 해석하는 단계;를 포함하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법.A method of simulating surface freezing of an air intake port for a freezing wind tunnel test of a rotating wing,
Defining a grid topology and a boundary condition of the freezing wind tunnel testing unit for modeling an air flow flowing into the air inlet and the air inlet;
Setting a size of the freezing wind tunnel testing unit;
The air velocity, the temperature of the air, and the air pressure introduced into the air intake port are set to predefined values, and the surface pressure distribution and the surface velocity distribution applied to the peripheral surface of the air intake port are calculated to calculate the flow field of the air intake port Computing;
Calculating an accumulation rate of a droplet accumulated on a peripheral surface of the air inlet according to a predetermined droplet amount and a droplet size based on the surface pressure distribution and the surface velocity distribution calculated; And
And analyzing freezing growth on a peripheral surface of the air intake port using the accumulation rate of the liquid droplet.
상기 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계는,
상기 결빙 풍동 시험부의 단면적을 제1 타입 또는 제2 타입으로 설정하고, 상기 제1 타입의 단면적 크기는 상기 제2 타입의 단면적 크기보다 작은 크기로 설정하는 것을 특징으로 하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of setting the size of the freezing wind tunnel testing unit includes:
Wherein the cross-sectional area of the freezing wind tunnel test section is set to a first type or a second type, and a cross-sectional size of the first type is set to be smaller than a cross-sectional size of the second type. .
상기 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계는,
상기 제1 타입의 단면적은 가로의 길이가 1.2미터이고 세로의 길이가 1.5미터인 것을 특징으로 하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the step of setting the size of the freezing wind tunnel testing unit includes:
Wherein the cross-sectional area of the first type is 1.2 meters in width and 1.5 meters in length.
상기 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계는,
상기 제2 타입의 단면적은 가로의 길이가 2.6미터이고, 세로의 길이가 3.8미터인 것을 특징으로 하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the step of setting the size of the freezing wind tunnel testing unit includes:
Wherein the cross-sectional area of the second type is 2.6 meters in width and 3.8 meters in length.
상기 공기 흡입구의 유동장을 연산하는 단계는,
상기 결빙 풍동 시험부의 상기 격자 구조의 격자수가 20만개로 설정되는 것을 특징으로 하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법.The method according to claim 1,
Wherein calculating the flow field of the air inlet comprises:
Wherein the number of lattices of the lattice structure of the freezing wind tunnel test portion is set to 200,000.
상기 공기 흡입구의 유동장을 연산하는 단계는,
상기 공기의 속도는 72m/s이고, 상기 공기의 온도는 -10℃이며, 상기 공기압은 대기압으로 설정하는 것을 특징으로 하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법.The method according to claim 1,
Wherein calculating the flow field of the air inlet comprises:
Wherein the speed of the air is 72 m / s, the temperature of the air is -10 DEG C, and the air pressure is set to atmospheric pressure.
상기 액적의 축적율을 연산하는 단계는,
상기 액적의 크기는 단분산(mono-disperse) 인 것을 특징으로 하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of calculating the accumulation rate of the droplets comprises:
Wherein the size of the liquid droplet is mono-disperse.
상기 액적의 축적율을 연산하는 단계는,
상기 액적량은 0.9g/m3 으로 설정하고, 상기 액적 크기는 20, 30 및 40㎛ 중 적어도 어느 하나로 설정하는 것을 특징으로 하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of calculating the accumulation rate of the droplets comprises:
Wherein the liquid droplet amount is set to 0.9 g / m < 3 >, and the liquid droplet size is set to at least one of 20, 30, and 40 mu m.
상기 액적의 축적율을 연산하는 단계는,
다음의 수학식
에 의해서 상기 액적의 축적율(β)을 연산하고,
여기서, α는 액적의 체적비, 는 액적의 속도 벡터, 는 수직 단위 벡터인 것을 특징으로 하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the step of calculating the accumulation rate of the droplets comprises:
The following equation
(?) Of the liquid droplet by the liquid-liquid separator
Here,? Is the volume ratio of the droplet, Is the velocity vector of the droplet, Is a vertical unit vector.
상기 결빙 증식을 해석하는 단계는,
다음의 수학식
에 의해서 상기 결빙 증식을 해석하고,여기서, 는 기 결정된 지점의 액적 속도이고, LWC는 액적량이며, β은 액적의 축적율인 것을 특징으로 하는 공기 흡입구의 표면 결빙 시뮬레이션 방법.10. The method of claim 9,
The step of analyzing the ice-
The following equation
To analyze the frost growth, Is a droplet velocity at a predetermined point, LWC is a droplet volume, and? Is an accumulation rate of a droplet.
상기 공기 흡입구 및 상기 공기 흡입구에 유입되는 공기 흐름을 모델링하기 위한 결빙 풍동 시험부의 격자 구조(Grid topology) 및 경계 조건(boundary condition)을 정의하는 단계;
상기 결빙 풍동 시험부의 크기를 설정하는 단계;
상기 공기 흡입구에 유입되는 공기의 속도, 공기의 온도 및 공기압을 각각 기 정의된 값으로 설정하고, 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 가해지는 표면 압력 분포 및 표면 속도 분포를 산출하여 상기 공기 흡입구의 유동장 해석을 하는 단계;
산출된 상기 표면 압력 분포 및 상기 표면 속도 분포에 기초하고, 기 정의된 액적량 및 액적 크기에 따라 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 축적되는 액적의 축적율을 연산하는 단계; 및
상기 액적의 축적율을 이용하여 상기 공기 흡입구의 주변 표면에 결빙 증식을 해석하는 단계;를 실행하는 코드를 포함하는 기록매체.A method of simulating a surface freezing of an air intake port for a freezing wind test of a rotary wing aircraft, the method comprising the steps of:
Defining a grid topology and a boundary condition of the freezing wind tunnel testing unit for modeling an air flow flowing into the air inlet and the air inlet;
Setting a size of the freezing wind tunnel testing unit;
The air velocity, the temperature of the air, and the air pressure of the air introduced into the air inlet are set to predetermined values, the surface pressure distribution and the surface velocity distribution applied to the peripheral surface of the air inlet are calculated, ;
Calculating an accumulation rate of a droplet accumulated on a peripheral surface of the air inlet according to a predetermined droplet amount and a droplet size based on the surface pressure distribution and the surface velocity distribution calculated; And
And analyzing the ice growth on the peripheral surface of the air inlet using the accumulation rate of the droplets.
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|---|---|---|---|
| KR1020130031033A KR20140115835A (en) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | Method for simulating ice accretion around an air intake |
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Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20130322 |
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| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20140530 Patent event code: PE09021S01D |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20141027 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20140530 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |