층류 익형 (Laminar Airfoil)

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목차

1. 층류 익형 개요
1) 층류와 난류
2) 층류 익형의 특성
3) 층류 익형의 한계
4) 층류 익형의 예
5) 층류 익형의 적용 사례

2. XFLR5를 이용한 층류 익형 해석 ·
1) 해석 과정
2) 결과 및 토론

3. 결론

4. 참고 문헌

5. Appendix

본문내용

Ⅰ. 층류 익형 개요
ⅰ. 층류와 난류
유동이 흐를 때 낮은 레이놀즈 수에서는 층류 유동이, 높은 레이놀즈 수에서는 난류 유동으로서 거동한다. 엄밀히는 임계 레이놀즈 수를 기준으로 층류에서 난류 유동으로 천이된다. [Fig1]에서 알 수 있듯이 난류의 경우에서 속도 구배가 층류의 경우보다 벽면 근처에서 기울기가 훨씬 가파르다. 그런데 전단응력은 벽면에서의 점성계수와 속도 구배의 곱에 해당하므로 다음의 결과와 같이 난류 유동의 전단응력이 더 크다. 따라서 표면 마찰 계수는 전단응력에 비례하므로 표면 마찰이 난류가 더 크다.

비압축성 유동 경계층 방정식에 대한 Blasius 해석으로부터 층류와 난류의 표면 마찰 계수는 다음과 같다.

따라서 이론젹인 결과로부터 또한 표면 마찰 계수가 층류가 더 작다는 것을 알 수 있다. 이러한 층류와 난류의 전단 응력 및 표면 마찰 항력 특성 때문에 항공기 익형이 최대한 층류를 유지하는 것이 항력 겸감에 있어서 효과적이다. 특히 고속 아음속 유동에서는 마찰 항력의 영향이 크므로 이러한 속도 영역에서 층류 에어포일의 효과는 극대화된다.

참고 자료

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André Deperrois, "Part IV : Theoretical limitations and shortcomingsof xflr5"
AdamTheEnginered, "Laminar Flow Explained | P-51 Mustang Case Study",
https://www.youtube.com/watch?v=2XqB-QjLROs
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