다상유동·분무 수치모사 기반 저확산 VOF 및 서브그리드 원자화 모델 연구

Multiphase Flow and Spray Simulation with Low-Diffusion VOF and Subgrid Atomization Models

연구 내용

저확산 Volume-of-Fluid 기반 다상유동 계산과 Eulerian–Lagrangian 결합 서브그리드 원자화 모델을 개발하여 액체 분사 및 스프레이 특성을 예측하는 연구

다상유동 문제에서 계면 포착과 수치 확산의 균형을 확보하기 위해 저확산 특성을 갖는 Volume-of-Fluid 기법을 비정렬 격자에 적용하고, 결합된 불연속 계면이 유동장 해석에 미치는 영향을 분석합니다. 또한 액체 제트 원자화의 다중 스케일 구조를 직접 해상하기 어려운 구간에서 Eulerian 계면 포착과 Lagrangian 점입자 모델을 결합하는 서브그리드 파쇄 프레임워크를 구축합니다. 격자수렴성과 실험 비교를 통해 분무 크기 분포의 예측 신뢰도를 확보하고, 액체 연료 분사기 설계 및 공정 조건 최적화에 활용 가능한 해석 기반을 제공합니다.

관련 프로젝트

2건

연구 흐름

초기에는 비정렬 격자에서 작동하는 고해상 VOF 알고리즘을 정식화하여 수치 확산을 낮추는 수치 해법의 안정성과 정확도를 검증하는 방향으로 연구를 수행했습니다. 이후 다상 계면 진화가 계산적으로 부담이 되는 원자화 문제로 확장하여, Refined Level Set Grid로 계면을 포착하고 under-resolved 구조를 Lagrangian 점입자로 치환하는 Eulerian–Lagrangian 결합 모델을 개발했습니다. 최근에는 제트 필라멘트 및 동축 제트에 대한 수치 검증을 강화하고, 액체 로켓 분사기 분사과정 예측을 위한 고정밀 수치 모델 개발 과제로 연결하여 설계 변수 분석과 예측 성능 확보를 진행했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

액체연료 분사 해석 프레임워크
로켓 분사기 성능 예측
다상유동 수치 안정화 기법
VOF-레벨셋 계면 결합
원자화 격자 의존성 저감
스프레이 크기 분포 예측
연소기 연료 혼합도 시뮬레이션
분사기 설계 변수 최적화
멀티스케일 CFD 비용 절감
실험-수치 상관성 캘리브레이션