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8.2.2 BETDisks

Steady Blade Disk Solver

BET Disk 모델을 사용하기위해서는 bladeLineChord를 0으로 설정해야 합니다. 이는 생략된 경우, 기본값으로 0이 사용됩니다. 또한 정상 상태 유동 해석임을 고려하고 timeStepping을 설정하여야 합니다.

Unsteady Blade Line Solver

BET Line 모델를 사용하려면, bladeLineChord는 0이 아닌 양수 값이어야 하며, initialBladeDirection이 설정되어야 합니다.

Flow360.json의 BETDisks 영역에서 bladeLineChord 및 initialBladeDirection을 제외한 다른 매개변수는 BET Disk와 동일합니다.

[Note]

  1. BETDisks 영역에서 모든 입력 값은 무차원값입니다. twists 및 alphas는 도 단위로 입력됩니다. Flow360의 비차원적 입력에 대한 규칙은 비차원적 입력에서 찾을 수 있습니다.

  2. XROTOR 및 DFDC 사용자를 위해, XROTOR/DFDC 입력을 Flow360 BET 입력으로 변환해주는 변환 스크립트가 있습니다. ( Flow360 Cloud Web 이용시 해당 기능 지원 )

8.2.2.1 radius

"radius", "center", 및 "axisOfRotation"으로 정의된 격자 영역 내의 모든 격자 노드에는 Blade Element Theory에 따라 공력이 추가됩니다.

8.2.2.2 rotationDirectionRule

회전 방향에 사용될 규칙을 의미합니다. "leftHand" 또는 "rightHand" 옵션이 존재합니다. 선택 기준은 로터 형상에 따라 달라집니다. 로터가 생성하는 추력의 방향 그리고 로터 회전 방향을 고려하여 선택합니다.

다음 두 그림은 leftHand 규칙과 rightHand 규칙의 예시를 보여줍니다. 손가락은 로터 회전 방향을 의미하고, 엄지손가락은 추력 방향을 가리킵니다. 기본적으로 설정된 옵션은 "rightHand"입니다.

handrule

8.2.2.3 axisOfRotation

회전 축을 의미합니다.

8.2.2.4 omega

Flow360에서 사용하는 무차원 회전 속도를 의미합니다. 양의 값은 로터의 회전 방향이 "rotationDirectionRule"에 설명된 회전 방향과 동일함을 의미합니다. 음의 값은 로터가 "rotationDirectionRule"에 설명된 회전 방향의 반대 방향으로 회전함을 의미합니다.

다음 4개의 그림은 다른 rotationDirectionRule과 양수 omega를 가진 axisOfRotation의 예를 보여줍니다. 곡선 화살표는 로터가 회전하는 방향을 따릅니다. 직선 화살표는 추력의 방향을 가리킵니다.

leftHand_thrust_z+.png 

"rotationDirectionRule":"leftHand",
"axisOfRotation":[0,0,1],
"omega": 0.3

leftHand_thrust_z-.png 

"rotationDirectionRule":"leftHand",
"axisOfRotation":[0,0,-1],
"omega": 0.5

rightHand_thrust_z+.png 

"rotationDirectionRule":"rightHand",
"axisOfRotation":[0,0,1],
"omega": 0.5

rightHand_thrust_z-.png 

"rotationDirectionRule":"rightHand",
"axisOfRotation":[0,0,-1],
"omega": 0.5

[Note]

위의 4가지 예에서, 만약 omega가 음수이면, 로터는 표시된 방향과 반대 방향으로 회전합니다.

8.2.2.5 chords와 twists

샘플링된 에어포일의 시위 길이 및 휘어짐 각도입니다. "twist"는 에어포일의 피치 각도와 동일합니다.

chord=0인 위치에서는 공력이 추가되지 않습니다. 주어진 샘플링 범위 내의 모든 로터 반경 위치에 대해, chord 또는 twist는 인접한 샘플링된 두 데이터 포인트 사이에서 선형으로 보간됩니다.

주어진 샘플링 범위를 벗어나는 모든 반경 위치에 대해, chord 또는 twist는 가장 가까운 샘플링된 chord 또는 twist로 설정되어 선형으로 외삽됩니다. 다음은 3가지 예입니다.

예제 1. 로터 블레이드의 뿌리가 r=20에서 시작하고, 그 때의 chord 길이는 15입니다. chord는 r=60까지 선형적으로 10으로 줄어듭니다. 나머지 부분에서 chord는 10으로 유지됩니다. 이 설정에서는 로터 회전 반경 [0,20] 영역에서는 chord 길이가 0이므로 어떤 휘어짐 각도를 갖더라도 공력이 가해지지 않으므로, 이 설정은 허브가 없는 로터에 적합합니다.

chords_distribution_1.svg 

[
    {
        "radius": 19.9999,
        "chord": 0
    },
    {
        "radius": 20,
        "chord": 15
    },
    {
        "radius": 60,
        "chord": 10
    },
    {
        "radius": 150,
        "chord": 10
    }
]

예제 2. 로터 블레이드의 뿌리가 r=0에서 시작하고, 그 때의 chord 길이는 0입니다. chord는 r=20까지 선형적으로 15로 증가되며, 그 다음 r=60까지 선형적으로 10으로 줄어듭니다. 나머지 부분에서 chord는 10으로 유지됩니다. 이 설정은 허브 형상을 가진 격자에 사용될 수 있습니다. 뿌리 근처에서 chord 길이가 서서히 변화하기 때문에 로터 블레이드의 뿌리 영역에는 Tip Vortex가 생기지 않습니다.

chords_distribution_2.svg 

[
    {
        "radius": 0,
        "chord": 0
    },
    {
        "radius": 20,
        "chord": 15
    },
    {
        "radius": 60,
        "chord": 10
    },
    {
        "radius": 150,
        "chord": 10
    }
]

8.2.2.6 nLoadingNodes

블레이드 섹션별 추력/토크 계수를 계산하기 위해 사용되는 변수입니다. 높은 계산 정확성을 위해서 섹션별 하중 분포 계산에 사용되는 nLoadingNodes는 20개정도를 사용하는 것을 권장합니다.

8.2.2.7 thickness

BET 모델이 사용되는 영역의 두께를 의미합니다. BET 모델의 Refinement 영역의 두께보다 더 작게 설정되어야 합니다.

8.2.2.8 bladeLineChord

bladeLineChord가 0일 경우, BET Disk 해석이 수행됩니다. 만약 0이 아닐 경우 (무차원화된 Chord 길이가 입력될 경우) BET Line 해석이 수행됩니다. 권장하는 값은 Mean Aerodynamic Chord 값의 1~2배 값입니다.

initialBladeDirection

"bladeLineChord"가 0으로 설정되지 않을 경우, 요구되는 설정값입니다. BET 모델에 첫 번째 블레이드의 Orientation 값을 입력해야합니다.

예시 

~
"initialBladeDirection": [
                0,
                0,
                1
            ],

~

8.2.2.9 tipGap

"tipGap"은 블레이드 팁과 주변 형상(예: 덕트, 슈라우드, 카울링, 나셀 등) 사이의 무차원 거리입니다. 이 매개변수는 팁 손실 효과(tip loss effect)에 영향을 미치므로 주변 구조물은 블레이드 팁 와류를 효과적으로 줄일 수 있어야 합니다. 단순히 동체 또는 다른 블레이드와의 근접한다고 팁 손실이 효과적으로 줄어들지는 않기 때문에 항상 이 매개변수가 활성화 되는 것은 아닙니다. "tipGap"=0 는 팁 손실 효과가 없다는 것을 의미하며, 개방된 프로펠러의 경우 이 값은 "\infty" 입니다.