초음속 비정상 직열배치공동 유동에 관한 수치적 연구

Abstract

초음속 유동장에서 비정상 직열배치공동 유동 연구를 Navier-Stokes 방정식과 k-<TEX>$\varepsilon$</TEX>난류모델을 이용하여 수치 모사하였다. 공동주위의 비정상유동은 자유 전단층과 공동 내부 유동의 상호 작용에 의한 주기성으로 특정지어진다. 수치적 방법은 van Leer의 유량한계계수를 이용한 유량벡터분리법에 기반을 둔 TVD방법을 사용하였다. 먼저, 단일 공동에 대한 압력비 그래프를 통한 주진동 주파수를 비교하였다. 직열배치공동유동에서는 전후방 공동을 몇가지 세장비로 조합하여, 전방 공동의 영향에 의한 후방 공동 유동장의 주진동 주파수 특성등을 분석하였다. 전방공동의 세장비가 작은 경우에는 강한 전방공동의 전단층이 후방공동의 전단츨과 합하여 하나의 전단층 특성을 줌으로 전후방 공동의 주진동특성이 비슷하게 나타나고, 전방공동의 세장비가 큰경우에는 전방공동의 전단층이 확산되면서 내부에 후방공동의 전단층이 발생함으로 주진동수의 특성이 다르게 나타나는 것을 볼 수 있었다. The unsteady supersonic flow over tandem cavities has been analyzed by the integration of Navier-Stokes equations with the k-<TEX>$\varepsilon$</TEX> turbulence model. The unsteady flow is characterized by the periodicity due to the mutual relation between the shear layer and the internal flow in cavities. The upwind TVD scheme based on the flux vector split with the van Leer limiters is used. The results show the principal frequency is very reasonable. The principal frequency of the rear cavity due to the front cavity has been analyzed by the combination of the several aspect ratios of cavities. In the case of the front cavity of low aspect ratio, the frequencies of tandem cavities are almost same, because two shear layers developed from each cavity are mixed and developed to one shear layer. However, in the case of the front cavity of high aspect ratio, the characteristis of frequency are very different, because the second shear layer is developed in the diffused first shear layer.