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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최정열
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수9
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고도 10 km ~ 30 km에서 M∞=5로 비행하는 초음속 비행체를 가정하여, 노즐 출구에 설치된 중앙동체의 내부 유동 구조를 분석하였다. 3차원 곡면을 가지는 초음속 내부 유로의 형상으로 인해 2차원 xy-평면, xz-평면에 대한 해석을 먼저 수행하였으며, 3차원 해석 결과와 비교 및 검증하였다.
고도가 증가하여 노즐 입구 유동의 단위 레이놀즈수가 증가할 때, 큰 곡률 반경 벽면 출구의 SBLI 구간이 뒤로 밀려나는 경향이 있으며, 축방향 중앙동체 축소/확대각 또한 박리기포 위치에 영향을 주었다. 그 때문에 축소 형상의 저고도에서 비행하는 중앙동체는 전방으로 전진한 박리기포로 인해 단면적 감소로 질식이 발생할 위험이 있다.
높이 방향으로 팽창각을 갖는 초음속 비행체 노즐의 특성상 노즐 상단 벽면 모서리에는 소용돌이가 나타날 수 있다. 충격파 간의 상호작용과 소용돌이는 2차원과는 상대적으로 왜곡된 3차원 충격파 구조를 유발한다. 2, 3차원의 벽면 유동 특성 그래프와 등고선 및 출구 마하수 비교 결과 초음속이 유지됨을 확인하였다.
결과적으로 곡률을 가진 중앙동체 설계 및 운용 시, 작은 곡률 반경 벽면 길이를 상대적으로 짧게 만들거나 중앙동체 축소/확대각을 조절해 SBLI 영향을 줄일 필요가 있으며, 저고도 탈설계점에서는 전방으로 이동한 박리기포로 인한 질식에 유의할 필요가 있다.
고도가 증가하여 노즐 입구 유동의 단위 레이놀즈수가 증가할 때, 큰 곡률 반경 벽면 출구의 SBLI 구간이 뒤로 밀려나는 경향이 있으며, 축방향 중앙동체 축소/확대각 또한 박리기포 위치에 영향을 주었다. 그 때문에 축소 형상의 저고도에서 비행하는 중앙동체는 전방으로 전진한 박리기포로 인해 단면적 감소로 질식이 발생할 위험이 있다.
높이 방향으로 팽창각을 갖는 초음속 비행체 노즐의 특성상 노즐 상단 벽면 모서리에는 소용돌이가 나타날 수 있다. 충격파 간의 상호작용과 소용돌이는 2차원과는 상대적으로 왜곡된 3차원 충격파 구조를 유발한다. 2, 3차원의 벽면 유동 특성 그래프와 등고선 및 출구 마하수 비교 결과 초음속이 유지됨을 확인하였다.
결과적으로 곡률을 가진 중앙동체 설계 및 운용 시, 작은 곡률 반경 벽면 길이를 상대적으로 짧게 만들거나 중앙동체 축소/확대각을 조절해 SBLI 영향을 줄일 필요가 있으며, 저고도 탈설계점에서는 전방으로 이동한 박리기포로 인한 질식에 유의할 필요가 있다.
목차
초록 2List of Figures 3List of Tables 4Nomenclature 51. 서 론 71.1. 초음속 내부 유로 충격파 경계층 상호작용 현상 및 연구 동향 71.2. 연구내용 112. 수치해석 기법 122.1. 지배방정식 122.2. 공간 차분 방법 152.3. 시간 적분법 LU-SGS 162.4. 수치플럭스 기법 AUSMDV 182.5. 고해상도 해 재구성법 3rd order WENO 202.6. 난류 모델 213. 초음속 유동해석을 통한 검증 253.1. Impingement shock interaction 253.2. Double Ramp 274. 중앙동체 내부 유동 분석 294.1. 수치해석조건 294.2. 2차원 해석 결과 및 분석 324.3. 3차원 해석 결과 및 분석 405. 결 론 50참고 문헌 51Abstract 55감사의 글 57
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