가변 파장 레이저 흡수 분광법을 이용한 저속 풍동에서의 유동 속도 측정 연구

Abstract

본 연구에서는 DAS 기반 TDLAS 시스템을 이용하여 아음속 풍동 내 생성된 저속 유동의 속도를 실험적으로 측정하였다. 측정 대상 기체로는 공기 중의 산소를 이용하였으며, 측정 신호의 신호 대 잡음비를 증가시키기 위해 로그 증폭 기법을 이용하였다. 유동 속도는 도플러 효과에 의해 발생한 흡수선의 중심 파장 변화 측정을 통해 계측되었으며, 원신호의 데이터 후처리 과정이 소개되었다. 저속 유동을 생성하기 위해 토출식 아음속 풍동이 사용되었으며, 유동 측정은 5 m/s 부터 30 m/s 까지 5 m/s 단위로 총 6개의 기준 속도 포인트에서 수행되었다. 기준 속도값은 피토정압관을 이용해 측정하였다. 또한 5공 프로브를 이용한 유동장의 3차원 속도 성분 측정을 통해 실제 유동의 균일성을 분석하였다. TDLAS 측정값은 기준 속도별로 10.31, 17.68, 19.15, 17.68, 32.41, 29,47 m/s 이며, 전반적으로 기준 속도값이 증가할수록 측정값도 증가하는 경향성을 보였다. 전반적인 오차 원인은 데이터 수집 장비의 수직 분해능 한계로 인한 Voigt 피팅과정에 있어서의 오차로 보이며, 이로 인해 도플러 편이 측정값이 과소평가 되거나 과대평가 되었다.