$e^N$ -Method를 이용한 압축성 경계층의 천이 예측

Abstract

본 논문은 경계층의 천이예측을 위한 $e^N$-기법을 구현한 코드에 관한 것이다. 선형안정성이론을 바탕으로한 $e^N$-기법은 비행체의 천이예측에 자주 활용되는 기법이다. 본 논문에서는 코드의 구성, 안정성의 해석, N값의 계산 등을 다루고, 본 코드를 이용하여 비압축성, 압축성 평판 경계층의 천이를 예측한 결과를 제시하고 타당성을 검토한다. 불안정한 모드에 대한 고유치를 효과적으로 계산하기 위해 Global method와 Local method를 함께 사용하였다. 압축성경계층유동의 안정성방정식을 temporal method를 이용해서 단열 경계조건을 갖는 경계층에 대해 중립안정성도를 구했고. 이는 마하수 3까지의 Mack의 결과와 잘 일치함을 보였다. 압축성유동에서 가장 불안정한 교란은 2차원 모드가 아닌 3차원 모드의 파(wave)이므로 유동의 불안정성이 가장 커지는 파의 각도에 대한 해석을 수행하였고 마하수 3.0까지 레이놀즈수에 대한 파의 각도에 대한 증폭률곡선을 구해서 비교하였다. 마지막으로 안정성해석을 바탕으로 $e^N$-기법으로 천이지점을 예측할 수 있었다. 현재 코드를 이용해서 가장 불안정한 교란에 대해 N이 9일 때의 천이예측지점은 마하수 3.5의 무소음풍동에서 실험한 결과와 잘 일치하였다.