초고속 유동장 내 무딘 물체의 항력 감소를 위한 역분사 제트의 동적 특성 분석

초록

비행체의 고속화에 따라 필연적으로 증가하는 비행체 항력을 감소시키기 위한 다양한 방법이 제시되었으며 그 중 비행체 앞단에서 역류 유동을 분사하여 충격파의 구조 변형을 일으킴으로써 항력 감소 효과를 얻는 방법이 가장 효과적인 것으로 평가된다. 역류 유동이 분사되면 분사 조건에 따라 2가지의 유동 구조가 나타나며 역류 유동 제트의 침투거리의 길이에 따라 LPM(Long Penetration Mode)와 SPM(Short Penetration Mode) 로 구분된다. 이 중 LPM의 경우 상대적으로 적은 분사 유량으로 높은 항력 감소 효과를 얻을 수 있지만 지속적인 진동에 의한 유동 불안정성이 나타나 비행체 전체의 불안정을 야기할 수 있다. Shang(1)은 이러한 유동의 진동 원인을 jet의 shear layer와 recirculation region 간의 feedback mechanism으로 정의하였으며 다양한 연구자에 의한 후속 연구 또한 이를 기반으로 수행되었지만 여전히 확실한 진동 메커니즘에 대한 규명은 이루어지지 않았다(2) . 본 연구에서는 Fluid impulse의 개념을 적용하여 역류 유동 분사시 발생하는 LPM의 유동 진동 메커니즘을 분석하였다. 유입 유동과 역류 유동 jet의 Fluid impulse에 따른 침투거리 변화를 관찰하고 시간대별 유동 구조를 분석하여 유동 진동의 원인을 파악하였다.