부착된 판이 있는 사각 실린더의 유동 특성에 대한 수치 해석 = Numerical Analysis on Flow Characteristics of a Square Cylinder with an Attached Plate

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 부착된 판이 있는 사각 실린더 주위의 유동 특성을 수치적으로 분석하기 위해 수행되었다. 수치 해석은 비정상 상태의 2차원 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 기초로 하였으며, 레이놀즈 수 485 조건에서 부착 판의 길이 변화가 와류 발생, 항력 계수 및 유동 구조에 미치는 영향을 평가하였다. 해석에는 유한 체적법을 기반으로 한 상용 전산유체역학(CFD) 소프트웨어가 사용되었고, 격자 독립성 검증을 통해 수치 안정성을 확보하였다. 해석 결과, 부착 판의 존재는 사각 실린더 후류 영역의 와류 구조에 뚜렷한 영향을 미치며, 특정 조건에서는 와류 억제 효과를 통해 항력 감소가 관찰되었다. 또한 판의 길이가 증가할수록 유동 재부착 지점이 이동하고, 와류 발생 주기 또한 변화하는 경향을 나타냈다. 본 연구는 사각 실린더와 부착 구조물이 결합된 형상에 대한 유동 제어 및 공력 최적화 설계에 기초 자료를 제공할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study presents a numerical analysis of the flow characteristics around a square cylinder with an attached plate. The unsteady, two-dimensional, incompressible Navier-Stokes equations were solved to investigate the effects of the attached plate length on vortex shedding, drag coefficient, and flow structure under Reynolds number 485. A finite volume-based commercial computational fluid dynamics (CFD) software was used, and grid independence tests were conducted to ensure numerical accuracy. The results show that the presence of the attached plate significantly alters the wake structure behind the square cylinder, with notable suppression of vortex shedding and drag reduction observed under specific conditions. As the plate length increases, the flow reattachment point shifts downstream, and the vortex shedding frequency changes accordingly. This study provides fundamental insights into flow control and aerodynamic optimization for square cylinders with appended structures.