극초음속 유동 내 역류 유동에 의해 발생하는 Long Penetration Mode의 진동 메커니즘 분석

초록

비행체의 고속화에 따라 필연적으로 증가하는 비행 체 항력을 감소시키기 위한 다양한 방법이 제시되었으 며 그 중 비행체 앞단에서 역류 유동을 분사하여 충격 파의 구조 변형을 일으킴으로써 항력 감소 효과를 얻 는 방법이 가장 효과적인 것으로 평가된다. 역류 유동이 분사되면 분사 조건에 따라 2가지의 유 동 구조가 나타나며 역류 유동 제트의 침투거리의 길 이에 따라 LPM(Long Penetration Mode)와 SPM(Short Penetration Mode) 로 구분된다. 이 중 LPM의 경우 상대적으로 적은 분사 유량으로 높은 항 력 감소 효과를 얻을 수 있지만 지속적인 진동에 의한 유동 불안정성이 나타나 비행체 전체의 불안정을 야기 할 수 있다. Shang(1)은 이러한 유동의 진동 원인을 jet의 shear layer와 recirculation region 간의 feedback mechanism으로 정의하였으며 다양한 연구 자에 의한 후속 연구 또한 이를 기반으로 수행되었지 만 여전히 확실한 진동 메커니즘에 대한 규명은 이루 어지지 않았다(2~4). 본 연구에서는 Fluid impulse의 개념을 적용하여 역 류 유동 분사시 발생하는 LPM의 유동 진동 메커니즘 을 분석하였다. 유입 유동과 역류 유동 jet의 Fluid impulse에 따른 침투거리 변화를 관찰하고 시간대별 유동 구조를 분석하여 유동 진동의 원인을 파악하였다.