3차원 Floquet 안정성 분석을 위한 가상 경계법의 적용

초록

본 연구에서는 실린더형 장애물을 지나는 유동에서 발생하는 2차원 주기적인 유동이 3차원으로 천이하는 Floquet 안정성을 측정하기 위해 가상경계법을 도입하고 타당성을 검증하였다. 가상경계법은 복잡한 형상을 지나는 유동을 직교좌표계에서 손쉽게 구현 가능한 장점이 있다. 따라서 가상경계법을 Floquet 안정성 분석에 적용하면 복잡한 형상의 장애물을 지나는 유동에서 3차원 천이가 발생하는 임계 Re, 횡방향의 파동수를 손쉽게 측정하고, 유동 구조를 파악할 수 있다. 본 연구에서는 기존에 많은 연구가 진행되어진 원형 실린더를 지나는 유동에서 가상경계법을 적용한 Floquet 안정성 분석을 수행하고, 그 결과를 기존 연구와 비교하여 가상경계법 적용의 타당성을 검증하였다. 원형 실린더를 지나는 유동에서 가상경계법을 통해 Floquet 안정성 분석 결과 기존 연구 결과와 동일하게 mode A와 mode B의 유동 불안정성을 관측하였다. mode A와 mode B의유동 불안정성 모드에서 임계 Re는 각각 193과 267로 측정되었으며, 횡방향 파동수는 각각 1.59, 7.7로 기존 연구결과와 잘 일치하고 있어, 가상경계법을 이용한 Floquet 분석에서 타당성을 확보하였다.