전산해석을 통한 초음속 유동 내 dual sweeping jet의 혼합 성능 연구

초록

스크램젯(SCRamjet, Supersonic Combustion Ramjet) 내 초음속 연소의 효율을 높이기 위한 방법으로 현재까지 와류 생성기, 공동, 펄스드 제트 등의 기법이 제안되었다. 그 중에서도 펄스 입력으로 연료 주입을 하여 연료-공기 혼합기를 증가시키는 기법은 여러 선행 연구에서 그 혼합 효율이 입증된 바 있다. 분사 제트의 후류에서 형성되는 큰 와류 구조를 통해 연료의 침투 거리는 상승하고, 자유류와 연료의 혼합이 활발하게 발생하는 것으로 알려졌다. 한편, 최근 수행된 연구[1]에서는 일정한 진동수로 측면 진동을 하는 수직 분사 제트가 단순 일자 분사 제트보다 혼합 성능이 높은 결과를 보였다. 본 연구에서는 이러한 진동수를 가진 분사 제트의 높은 혼합 성능에 대한 이해를 바탕으로, 유체진동기 페어를 통해 위상이 동기화된 채 일정한 진동수로 측면 진동을 하며 분사되는 듀얼 스위핑 제트와 단순 일자 제트의 초음속 crossflow 내 수소기체(H2)와 자유류의 혼합 성능 비교가 수행되었다.