분야
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서론
수치해법
지배방정식
Star_CD 수치해법
격자생성
연구결과 및 고찰
각도와 속도에 따른 항력 및 양력분포
압력분포
결론
참고문헌
서론
자동차경주를 보면 경주용 자동차에는 크고 멋있는 스포일러가 달려있는 것을 볼 수 있다. 이러한 스포일러는 자동차의 미적인 요소를 증가시킬 뿐 아니라 자동차 고속주행 시 발생하는 양력 양력 : 유체 속의 물체가 수직 방향으로 받는 힘이다.
을 줄여주는 다운포스 다운포스(downforce) : 유체속의 물체가 아래로 향하는 힘이다.
를 생성한다. 다운포스가 증가하면 자동차의 양력이 줄어들어 고속주행시 안정감이 생기지만 항력 항력 : 물체가 유체 내에서 운동할 때 받는 저항력을 말하며 유체저항이라고도 한다.
이 증가하여 연비가 감소하게 된다. 결국 효율적인 스포일러를 설계하기 위해선 스포일러의 형태에 따라 자동차주위의 유동해석을 통해 양력과 항력의 관계를 알아야 한다.
이러한 유동해석을 하기 위해서는 오래전부터 사용되어진 Navier-Stokes 방정식 Navier-Stokes 방정식 : 점성을 가진 유체의 운동을 기술하는 비선형 편미분 방정식이다.
을 사용할 수 있다. 그러나 해석할 수 있는 것은 조건이 매우 간단한 경우에만 선형적으로 단순화하여 문제를 풀 수 있다. 실제의 상황에 직접 적용하여 비선형적으로 문제를 풀어 유동해석을 한다는 것은 거의 불가능했고 전적으로 실험에만 의존을 해왔다. 하지만 직접 실험을 하기 위해서는 측정기기, 모델제작 등에 막대한 경비와 시간이 소요된다. 이런 문제는 전산유체역학(CFD : Computational fluid dynamics) CFD : 비선형 미분 방정식 Navier-Stoke Equation을 FVM(Finte Volume Mthod)를 사용하여 이산화하여 변환된 대수 방정식을 수치 기법(numerical methods)의 알고리듬을 사용하여 유체 유동 문제를 풀고 해석하는 것이다. 컴퓨터를 사용하여 공학 문제에서 유체와 기체의 상호작용을 시뮬레이션한다.
을 이용하면 값비싼 모형제작 및 풍동실험을 상당부분 대체할 수 있어 제한된 실험설비와 인력을 보다 경제적으로 적은 비용과 시간을 들여 결과를 얻을 수 있다.
본 연구에서는 스포일러의 각도와 위치에 따른 유동해석을 CFD를 사용하여 연구하고자 하였다. 이를 통해 자동차에 미치는 항력과 양력의 상관관계를 알아내는데 초점을 맞출 것이다. 스포일러의 각도와 자동차의 속도변화에 따른 공기역학적 특성 변화를 연구를 하기위해 스포일러의 크기는 가장 일반적인 폭 13mm 높이 18mm로 하고, 모양은 역 비행기 날개 모양으로 정하였다.