플루언트를 이용한 전투기 S-Duct 해석

이번 호에서는 앤시스 플루언트(Ansys Fluent)를 이용하여 전투기의 S-Duct 유동 해석 사례를 소개하고자 한다. 또한 S-Duct의 성능 평가 방법 및 플루언트에서 성능 계수를 적용하는 방법에 대하여 알아보도록 하겠다. 

■ 김은자
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태성에스엔이 FBU에서 근무하고 있으며, 유동 해석 기술 지원 및 교육, 용역 업무를 담당하고 있다.

전투기 엔진에 외부 공기를 공급하는 덕트는 레이더 탐지 면적을 줄여 피탐지성을 감소시키거나 공간적 제약 때문에 S자 형태를 가지게 되는데, 이것을 S-Duct라고 한다. 덕트가 곡선의 형태를 가지게 되면 곡선 부분에서 유동 박리가 발생하게 된다. 따라서 덕트 내부에서 불균일한 압력 분포가 생성된 유동이 엔진에 도달하게 되고, 이는 엔진 성능 저하의 원인이 된다. 
이번 호에서는 이와 같은 유동 특성을 알아보기 위하여 전산 해석을 수행하였고, S-Duct의 Port Side와 Starboard Side에서의 압력 분포에 대하여 실험값과 비교하여 전산 해석 기법의 타당성을 검증하였다. 이때 S-Duct의 성능 평가 기준으로는 전압력 회복률을 사용하였다.

1. S-Duct 형상
해석 형상은 RAE M2129 S-Duct로 그랩캐드(GRADCAD) ***위첨자 1) 에서 제공한 형상을 사용하였다. S-Duct의 상세 치수는 <표 1>과 같으며, 덕트 입구(<그림 1>의 왼쪽)부터 출구(<그림 1>의 오른쪽)로 갈수록 직경이 증가하는 확대관의 형태를 가진다.

그림 1. RAE M2129 S-Duct 형상