로켓동체 주위의 초음속유동과 측면제트 상호작용에 관한 수치적 연구

Abstract

초음속 자유흐름과 측면제트의 상호작용에 관해 수치적으로 해석하였다. 본 수치 해석에는 2차의 upwind TVD 기법을 이용하는 다단계 시간전진 방법을 사용하여 Navier-Stokes 방정식을 풀었다. 2차원 제트상호작용에서는 제트의 전압력비와 슬롯의 너비 변화에 따른 표면압력 분포를 게산하였으며, 상호작용 특성이 해석되었다. 이 때의 자유흐름 마하수는 3.71과 2.61 이었으며 제트로는 음속제트가 사용되었다. 표면압력분포, 박리길이 및 Mach surface의 높이 예측에 있어 타 수치결과 보다 실험값에 더 잘 일치함을 알 수 있었다. 3차원 제트상호작용에서는 자유흐름의 마하수, 받음각, 제트세기 및 분사 제트 마하수등의 변화에 따른 영향을 해석하였다. 본 수치해석에서 주로 사용된 자유 흐름의 마하수는 2.0 이고, 분사제트 마하수는 2.5 이었다. 본 해석을 통하여 초음속 자유흐름과 측면제트의 상호작용 유동장의 특성을 알 수 있었으며, 이러한 결과는 향후 로켓 자세제어에 사용되는 측면제트 시스템의 개념설계시 유동장 해석에 활용될 수 있다.