초고속 패널 플러터 연구를 위한 분포 공기력의 집중하중 근사화

Abstract

이 연구는 패널 플러터 시뮬레이션을 위한 집중 하중의 사용을 연구한다. 이러한 구상은 날개 구조의 아음속 플러터 연구에 대해서는 검증된 바 있으나 초음속 영역에서는 그렇지 못하다. 따라서, 4면 단순 지지 경계 조건의 패널에 공기력과 등가의 집중하중을 가하여 초음속 패널 플러터를 연구한다. 분포된 공기력은 수치 적분 계산을 통해 집중 하중들로 근사된다. 선형 패널 플러터에 대한 공탄성 방정식은 고전적인 small-deflection theory와 piston theory를 이용하여 세워지는 반면, 모방된 패널 플러터에서 플러터 방정식은 분포 공기력에 의한 압력을 집중 하중에 의한 압력으로 대체함으로써 유도된다. 최종적으로 플러터 주파수, 임계 동압, 그리고 그에 상응하는 모드형상이 모방된 패널 플러터에 대해 구해지고, 그 결과를 선형 패널 플러터로부터 얻은 결과와 비교하여 검증하였다. 또한 두 가지 중요한 파라미터인 집중 하중의 개수와 위치는 수치적 예제들과 최적화 과정을 통해 각각 논의되었다. 이 연구에서 얻어진 플러터 결과는 집중하중들을 이용하여 패널 플러터를 재현하는 가능성을 논의하는데 타당한 것으로 생각된다. The present study considers the usage of concentrated forces to simulate real panel flutter. The concept of using concentrated forces have been validated for studying the flutter of wing structure in subsonic flow, yet its application in the supersonic region remained to be explored. Hence, a simply supported panel subjected to forces, equivalent to aerodynamic force is considered for studying supersonic panel flutter. The distributed aerodynamic forces are approximated to few concentrated forces by taking numerical integration. The aeroelastic equation is formulated using the classical small-deflection theory and the piston theory for linear panel flutter whereas for emulated panel flutter the flutter equation is derived by replacing the pressure due to aerodynamic loading with pressure from concentrated loading. Finally, flutter frequency, flutter dynamic pressure, and corresponding mode shape are found for emulated panel flutter and compared with linear panel flutter. Two important parameters, the number of concentrated forces and their location are discussed through numerical examples and optimization process respectively. So far, the flutter results acquired in this study are reasonable to suggest the feasibility of reproducing panel flutter using concentrated forces.