난류 유동 모델링 기반 스월·연소·열전달 통합 해석

Integrated modeling of swirling flows and turbulent combustion for heat transfer prediction

연구 내용

스월 유동의 감쇠와 열전달, 난류모델 및 데이터드리븐 축소모델을 결합하여 연소 및 열해석을 수행하는 연구

스월 유동의 소산과 압축성 효과를 수치모델로 예측하기 위해 벽면 전단과 난류 응력의 균형을 고려한 1차원 모델과 RANS 기반 해석을 적용합니다. 스월 번호의 공간 변화, 열전달 특성, 난류 열확산 거동을 파라미터 맵 형태로 도출하여 설계 변수의 영향을 정리합니다. 또한 LES 기반의 부분예혼합 화염(산소 연료 조건, 준임계·초임계) 해석과, ANN 및 wrapper 기반 모수/특성 축소로 난류 모델의 일관성을 개선하는 접근을 병행해 예측 모델의 효율과 재현성을 동시에 확보합니다.

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연구 흐름

스월 유동 내부에서 소산 속도를 결정하는 1차원 모델과 지배 파라미터를 정리하는 연구로 출발했습니다. 이후 압축성 영향을 포함한 스월 진화 모델로 확장하여, 축방향 마하수 변화와 최적 기하 조건의 물리적 근거를 해석했습니다. 2023년에는 RANS 기반 열전달 해석을 통해 turbulent Prandtl number 및 벽 열조건이 열전달 응답에 미치는 관계를 정리했고, ANN 기반 wrapper 방법으로 난류 데이터드리븐 모델에서 일관성 저하와 과적합을 완화하는 축소 전략을 제안했습니다. 2025년에는 난류 모델 선택이 실제 냉각 유동의 공극 유동 특성에 미치는 영향을 다루는 연구를 수행했습니다.

활용 가능성

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

연소기 난류-화학 해석
초임계/준임계 조건 연소 모델링
부분예혼합 화염 예측
스월 감쇠 설계 파라미터 도출
스월 기반 열교환기 성능 설계
난류 Prandtl 수 예측 및 보정
RANS/LES 난류모델 선택 가이드
EV 냉각 유동 성능 예측
데이터드리븐 난류 축소모델 구축
열전달-유동 연계 해석 자동화