Batch Run - Angle of Attack Sweep of Airfoil

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1. 개요

격자 및 압력분포

본 예제는 RAE2822 천음속 에어포일의 받음각 변화에 따른 유동해석을 batch run으로 진행한다. 격자는 RAE2822 transonic airfoil 튜토리얼의 격자를 사용한다.

계산조건은 다음과 같다.

  • 난류 : Inviscid(Euler)
  • 마하수 : 1.5
  • 원방경계 압력 : 100000 Pa
  • 원방경계 온도 : 288 K
  • 받음각 : -20~20도, 2도 간격으로 계산

2. 프로그램의 구동

프로그램 실행 후 launcher에서 ‘New’를 선택한다. Launcher에서 ‘Solver Type’은 Density-based를, ‘Multiphase Model’은 None을 선택한다.


launcher 설정

3. 격자

격자는 주어진 polyMesh 폴더를 사용한다. 상단 메뉴에서 File - Load Mesh - OpenFOAM을 순서대로 클릭하고 polyMesh 폴더를 선택한다.


4. General

Operating Conditions에 0을 입력한다.

5. Models

난류 모델에서 Inviscid를 선택한다.

6. Materials

Density는 Perfect Gas, Viscosity는 Sutherland를 선택한다. 나머지는 디폴트 조건을 사용한다.

7. 사용자 변수 선언

Batch Run을 위해 필요한 사용자 변수는 받음각, 속도, 항력방향, 양력방향 등이 있으며 다음과 같이 정의한다.

  • AOA : 받음각, 변수로 사용되지는 않지만 다른 변수르 계산할 때 사용된다.
  • UX, UY : x,y 방향 속도, 초기조건 설정에 사용된다.

[Solution - Run]으로 가서 변수를 선언한다.

‘User Parameters’의 Edit 버튼을 눌러 창이 열리면 ‘Parameter Values’ 옆의 (+)를 눌러 아래 그림과 같이 하나씩 추가한다.


사용자 변수 선언

8. Boundary Conditions

경계조건은 다음과 같이 설정한다.

  • wing
    • Wall - No slip, adiabatic
  • farfield_in, farfield_out
    • Far-Field Riemann
    • Flow Direction
      • Specification Method : AOA and AOS
      • Direction at AOA=0, AOS=0 : Drag direction (1 0 0), Lift direction (0 1 0)
      • Angle of Atteck : $AOA
      • Angle of Sideslip : 0
    • Mach Number : 1.5
    • Static Pressure : 100000
    • Static Temperature : 288


farfield Riemann 경계조건

  • frontAndBackPlanes
    • Empty

9. Reference Values

  • Area, Length : 0.3048(에어포일의 길이)
  • Density : 1.21(farfield condition)
  • Pressure : 100000(farfield condition)
  • Velocity : 510.2611(farfield condition)

10. Numerical Conditions

Formulation은 Implicit, Flux Type은 Roe-FDS를 사용한다. Entropy Fix Coefficient는 0.5를 사용한다.

Discretization Schemes에서 Flow는 Second Order Upwind를 사용한다.

나머지는 모두 디폴트를 사용한다.


수치해석 조건

11. Monitors

Add - Forces를 선택하고 다음과 같이 설정한다.

  • Flow Direction
    • Specification Method : AOA and AOA
    • Direction at AOA=0, AOS=0 : Drag direction (1 0 0), Lift direction (0 1 0)
    • Angle of Atteck : $AOA
    • Angle of Sideslip : 0
  • Center of Rotation : (0 0 0)
  • Boundaries : wing


12. Initialization

초기조건은 다음과 같이 설정한다.

  • Velocity : ($UX, $UY, 0)
  • Pressure : 100000
  • Temperature : 288


수치해석 조건

13. Run Conditions

‘Run Conditions’는 다음과 같이 설정한다.

  • Number of Iterations : 3000
  • Courant Number : 1000
  • Save Interval : 500

14. Run

‘Switch To Batch Running Mode’ 버튼을 누르면 아래 그림과 같이 Batch Cases 설정 부분이 나타난다.


수치해석 조건

각 변수의 조건을 설정한 파일을 import 버튼을 눌러 선택하면 조건들이 표시된다. 조건 설정 파일은 csv(comma separated values) 혹은 xlsx 파일 형식을 사용할 수 있다.

이 예제에서는 아래 그림과 같은 엑셀 파일이다.


수치해석 조건

엑셀파일 다운로드

Import 버튼을 누르고 위 파일을 선택하면 Batch Cases 부분이 다음 그림과 같이 바뀐다.


수치해석 조건

마우스의 드래그 앤 드롭을 이용햇서 전체 case를 선택하고 오른쪽 마우스 버튼을 눌러 ‘Schedule Calculation’을 선택하면 ‘Calc.’ column에 체크 표시가 나타난다. 체크 표시가 된 것들만 계산된다.

Start Calculation을 누르면 순차적으로 계산이 시작된다.

제일 왼쪽 colume에 현재 계산중인 케이스에 화살표가 나타난다. 계산이 완료된 케이스는 Result colume에 초록색으로 표시되며, 계산 중 발산한 경우는 빨간색으로 표시된다.

residual

15. 후처리

계산이 끝난후 Batch Cases에서 케이스를 선택하고 마우스 오른쪽 버튼으로 Load를 선택하면 해당 케이스의 결과가 활성화 되고 residual과 모니터 그래프를 확인할 수 있다. External tools의 paraview 버튼을 클릭하여 paraview를 실행하고 압력을 선택하면 다음과 같은 분포를 확인할 수 있다.


받음각 -20도 경우의 압력 분포