Missile Grid Fins Analysis using Computational Fluid Dynamics: A Systematic Review

Abstract

Grid Fins are unconventional control surfaces, consisting of cells in an outer frame. Uniqueness of Grid Fins is that they are aligned parallel to the direction of air flow. The orientation of these fins results in aerodynamic demerits such as choking of flow inside the cells and thereby resulting in increased drag forces. Both experimental and Computational Fluid Dynamics (CFD) studies have been employed in negating these effects. This paper reviews the work done by various authors to overcome the anomalies using CFD approach. This paper also discusses the measures to overcome these anomalies. The paper presents an insight and step by step guidelines for CFD simulations right from the pre-processing to the post-processing.

Prediction of Aerodynamic Characteristics of the Grid Fins using Low/High Fidelity Methods

“…이러한 그리드핀의 공력 특성에 대한 연구는 주로 풍동시험 [2,3] 및 탄도시험 시설(Ballistics Range) [4] 등을 이용한 실험적인 연구와 해석하는 충실도의 정도에 따라 저충실도의 반경험식(Semi-Empirical 혹은 Low Fidelity, 이하 LF) [5][6][7][8][9][10] 등을 이용한 연구 그리고 고충실 도의 전산유체역학 기법(Computational Fluid Dynamics, 이하 CFD) [11][12][13] 을 이용한 연구들이 이루어져 왔다. Washington 등 [2] 은 다양한 형상의 그리드핀에 대하 여 풍동시험을 수행하고 그리드핀의 공력 특성을 파 악하고자 하였다.…”

“…Ledlow 등은 반경험식을 적용하여 그리드핀 설계에 반영하고자 하였다 [10] . 최근에는 CFD를 이용한 연구가 활발해져 Sharma 등은 그리드핀에 대하여 CFD 해석을 수행한 여러 논 문을 종합하여 발표하기도 하였다 [11] . Reynier 등 [12] 은 그리드핀을 actuator disc로 치환하고, Dikbas 등 [13] 은 UGF(Unit Grid Fin) 개념을 이용하여 CFD 계산 효율 을 높이고자 하였다.…”