초음속 연소기 내 공동 형상에 따른 유동 특성 및 예비연소실험

초록

최근 여러 국가에서 극초음속 비행체의 개발 및 운 용을 위한 노력을 하고 있다. 초음속 연소기 내부에서 는 극 초음속 유동을 아음속으로 낮추지 않고 운용하 기 때문에 내부에서의 유동이 초음속 이므로 체류 시 간이 매우 짧다. 이로 인해 안정적인 연소를 위한 연 구가 필수적이며 연소효율의 증대는 극 초음속 공기 흡입 추진기관 실현 가능성에 매우 중요한 요소이다. 그 중 연소기 내부의 공동(Cavity)은 가장 현실적인 방 안 중 하나로 널리 연구되고 있다[1]. 공동 주위의 초음속 유동은 공동의 형상에 크게 의 존한다. 따라서 공동 형상에 따른 유동 특성에 대한 연구가 주로 수행되었다[2]. 대부분의 공동에 관한 연구에서 공동의 L/D에 따라 서만 open과 closed의 형태로 구분하고 있다. 그러나 같은 L/D에서도 길이와 깊이에 따라 다양한 형상을 가 질 수 있고, 이에 따라 유동의 형태가 변할 수 있다. 또한 closed 공동의 경우 불안정한 유동 특성으로 인 해 상대적으로 진행된 연구가 많지 않다. 이에 본 연 구에서는 공동을 갖는 초음속 연소기 모델에 대해 실 험 및 전산해석을 통해 내부 유동의 특성을 관찰하고 closed 공동에서 공동의 길이(length)와 깊이(depth), 연소기의 높이(height), 후방 경사각(ramp angle)을 변 경해가며 내부 유동의 변화를 관찰하고, open 공동인 L/D 7과 closed 공동인 L/D 12에 대해 예비연소실험 을 수행하였다.