측면제트분사가 있는 후향계단 후류의 비정상초음속유동에 대한 수치적 연구

Abstract

연소기 내부에서 연소효율의 증대목적으로 사용되어지고 있는 후향계단후류의 측면제트 분사가 있는 초음속 난류유동장에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 2차원 Navier_Stokes 방정식과 k-<TEX>$\varepsilon$</TEX> 난류모델식을 고해상도 풍상차분법인 TVD 기법을 사용하여 비정상 유동장에 대한 수치계산을 수행하였다. 유동특성은 제트분사에 의한 마하면이 장애물 역할을 하여 후향계단과 마하면사이에 공동유동(cavity flow)과 비슷한 유동현상이 나타난다. 따라서, 공동 유동에서 발생하는 유동의 진동특성이 나타날 것을 예측할 수 있다. 수치계산 결과에서도 모맨텀플럭스와 분사위치에 따라, 공동유동에서 발생하는 진동특성을 갖는 비정상 유동 특성이 나타나는 것을 볼 수 있었다. Numerical research has been done for the transverse jet behind a rearward-facings step in turbulent supersonic flow without chemical reaction. Purpose of transverse jet is to enhance mixing of the fuel in the combustor. Two-dimensional unsteady flowfields generated by slot injection into supersonic flow are numerically simulated with the Navier-Stokes equations with two-equation k-<TEX>$\varepsilon$</TEX> turbulence model. Numerical method is used high-order upwind TVD scheme. Eight cases are computed for different slot momentum flux ratios and slot position at downstream of the step. The flow is very similar to the cavity flow, because the jet acts as an obstacle. The numerical results thus show the periodic phenomenon.