Control of Supersonic Cavity Flow Oscillation Using Passive Means

피동제어법을 이용한 초음속 공동유동의 진동 제어

The effectiveness of two passive control techniques for alleviating the pressure oscillation generated in a supersonic cavity flow is investigated numerically. The passive devices suggested in the present research include a triangular bump and a sub-cavity installed near the upstream edge of a rectangular cavity. The supersonic cavity flow characteristics are examined by using the three-dimensional, unsteady Wavier-Stokes computation based on a finite volume scheme. Large eddy simulation (LES) is carried out to properly predict the turbulent features of cavity flow. The results show that the pressure oscillation near the downstream edge dominates overall time-dependent cavity pressure variations. Such an oscillation is attenuated more considerably using the sub-cavity compared with other methods, and a larger sub-cavity leads to better control performance.

본 연구에서는 초음속 공동유동장에서 발생하는 압력 진동을 완화시키기 위하여 사용된 두 가지 피동제어방법들의 유효성을 수치해석적으로 조사하였다. 사용된 제어 장치들은 삼각돌기와 sub-cavity로, 전단층의 발달 특성을 조절하기 위하여 공동 전단 부근에 설치된다. 공동유동의 압력변동 특성을 조사하기 위하여 3차원 비정상 Navier-Stokes 방정식에 유한체적법을 적용하여 유동장을 모사하였으며, 유동의 난류상태량들은 LES 방법을 사용하여 계산하였다. 그 결과, 공동유동의 진동 특성은 공동의 후단 벽면에서 발생하는 압력 진동에 의해 지배되며, 제시된 방법들의 효과는 공동의 후단에서 가장 크게 나타났다. 특히, sub-cavity는 삼각돌기나 블로잉이 있는 경우에 비하여 압력 진동 저감효과가 상대적으로 크며, sub-cavity가 큰 경우 압력 진동의 저감효과가 더욱 뚜렷하게 나타났다.