Matched Asymptotic Expansion 방법을 이용한 곡선 날개의 공력해석 = Aerodynamic Analysis of Curved Wings using Matched Asymptotic Expansion Method
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2014
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Korean
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21-24(4쪽)
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Prandtl의 양력선 이론은 비점성, 비압축성 유동에서 3차원 날개의 공력해석 방법으로 잘 알려져 있다. 이 방법의 제한점은 날개가 직선이어야 하고 요각이 없어야 한다는 것이다. Prandtl 이후로 이러한 제한점을 극복하고자 하는 방법이 많은 연구자들에 의해 개발되었다. Weissinger는 날개 단면 시위의 3/4 지점에 위치한 제어점에서 표면 수직속도가 영이 되는 경계조건을 양력선 방법에 결합하여, 후퇴각을 갖는 날개의 해석이 가능하도록 양력선 방법을 확장하였다. 하지만 이 방법은 유도항력을 효과적으로 예측할 수 없으며 곡선 날개의 경우는 사용할 수 없다. Guermond는 양력선 방법에 matched asymptotic expansion(MAE) 방법을 적용하여 후퇴각이 있는 곡선날개의 공력해석이 가능하도록 하였다. Guermond는 스팬방향의 순환분포를 구하고 후퇴각 및 곡선과 관련된 모든 항들의 표현이 가능한 finite parts 적분을 양력선 방법에 적용하여 유도속도 분포를 계산하는 식을 제시하였다. 본 연구에서는 전방으로 휘어진 곡선 날개 및 후방으로 휘어진 곡선 날개의 비점성 유동 공력해석에 MAE 양력선 방법을 적용한다. 날개의 형상이 스팬 방향의 순환 분포 및 내리흐름 분포에 미치는 영향을 파악하기 위해 직선의 타원형 날개에 대한 계산 결과와 곡선 날개의 계산 결과를 비교한다.
더보기Prandtl"s lifting-line theory is the most famous method for the aerodynamic analysis of three-dimensional wing in inviscid and incompressible flow. The restrictions of this method are that the wing has to be straight and have no yaw angle. After Prandtl, the lifting-line theory has been extended and developed by many researchers to overcome these restrictions. Weissinger extended the lifting-line theory to solve the sweptback wing by adopting the boundary condition that the velocity normal to the surface is zero at the control points located at the three-quater chord. However this method cannot predict efficiently the induced drag and is no longer valid when curvature occurs. Guermond presented a generalized lifting-line theory for curved and swept wing using the method of matched asymptotic expansion(MAE). Guermond exhibited a solution for the spanwise circulation distribution and produces a formulation for the induced velocity on the lifting-line using finite parts integration that displays all terms related to sweep and curvature. In this work, we adopt Guermond"s MAE lifting-line theory for the aerodynamic analysis of curved wing with forward and backward sweep. Results such as spanwise distribution of circulation and downwash of curved sweep wing are compared with results of straight elliptic wing to verify the effects of wing geometry.
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