Poisson Equation과 4D-MRV 속도장을 이용한 압력 장 계산

Abstract

압력은 유동분석에 있어서 매우 중요한 인자이다. 수영하는 물고기 주변의 압력장 분포를 분석하여 수중 로봇을 개발하거나, 또는 혈관 유동의 3차원 압력분포를 분석하여 심혈관 진단을 내리는 등 다양한 분야에서 유동의 3차원 압력분포 측정을 필요로 하고 있다. 하지만 현재의 압력측정기술로는 유동의 3차원 압력분포를 직접적으로 측정하기 어렵기 때문에 PIV 또는 MRV와 같은 속도장 측정기술을 사용하여 속도장을 측정하고, 측정된 속도장으로부터 압력장을 예측하는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 3차원 압력분포를 신속하게 예측하는 기법으로 여러 기법들 중에 Pressure Poisson Equation (PPE)가 가장 효율적이다. 하지만 PPE의 정확도는 측정된 속도장 공간분해능(spatial resolution), 속도장 noise, 경계조건(boundary condition)에 크게 민감하다는 단점이 있다. 본연구에서는 PPE의 이러한 단점을 극복하여 정확도 높은 압력장을 예측할 수 있는 PPE 기법을 제시하였다. 구체적으로는 속도장 공간분해능, 속도장 noise, 경계조건, 이 세 가지 인자들이 PPE 압력계산 정확도에 미치는 영향에 대해 분석하고 PPE 압력장 계산 정확도를 높이기 위한 최적조건과, 개선기법을 제시하여 PPE 압력장 계산 정확도를 상당한 수준에서 향상시켰다.