극초음속 공기반응의 수치해석적 특성과 부분 내재적 적분법 적용

Abstract

본 논문은 극초음속 유동과 공력가열 해석에서 나타나는 공기 반응의 수치해석적 특징을 다루고 공기반응을 효율적으로 해석하는 부분 내재적 적분법을 공기반응에 적용하였다. 안정적 계산을 위해 화학반응 자코비안이 필수적임을 밝혔으며 자코비안의 양의 실수 특성치로 인한 수치기법의 경직성은 일반적인 연소반응에 비하여 미약하였다. 공기반응에서 부분 내재적 적분법은 화학종 순서의 종속성이 없었으며 완전 내재적 적분법과 동일한 수렴율과 계산 결과를 보였다. 극초음속 유동해석에 부분 내재적 적분법을 적용하면 전체 연산 시간이 감소되었다. Numerical characteristics of air chemistry associated with hypersonic flows are described and are compared with those of hydrogen oxygen combustion, applying the partially implicit time integration method to air chemistry. This paper reveals that the time integration of air chemistry needs a chemical Jacobian for stable calculations. However the positive real eigenvalues in air chemistry are relatively smaller than those of hydrogen combustion, and the numerical integration is less sensitive than that with combustion. lt is also found that the application of the partia1ly irnplicit method reduces the computing time without numerical instabilities.