Sub-cavity를 이용한 초음속 cavity 유동의 피동제어에 대한 실험 및 수치해석적 연구

Experimental/ Computational Study on the Passive Control of Supersonic Cavity Flow using a Sub-Cavity

본 연구에서는 초음속 공동유동장에서 발생하는 압력변동을 저감하기 위한 피동제어방법의 유용성을 실험 및 수치해석적으로 조사하였다. 피동제어방법으로 사각 공동내 상류 벽면에 sub-cavity를 설치하였다. 공동내 하류벽면에 센서를 설치하여 압력변동 값을 실험적으로 측정하였으며, 측정된 압력변동값을 FFT변환하여 주파수 분석을 하였다. 수치계적으로는 공동내 압력변동 특성을 살펴보기 위해 3차원 비정상 Navier-Stokes 방정식에 유한체적법을 적용하여 유동장을 모사하였으며, 유동의 난류상태량들은 LES 방법을 사용하여 계산하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 공동유동에서 진동 특성은 공동 하류벽면에서 발생하는 압력진동에 의존한다. 특히 leading tip 두께와 sub-cavity 크기가 진동 저감효과에 주요 인자이다.

The effectiveness of passive control techniques for reducing the pressure oscillation generated in a supersonic cavity flow was investigated numerically and experimentally, respectively. The control device includes a sub-cavity installed in the upstream edge of a rectangular cavity. Time-dependent supersonic cavity flow characteristics with turbulent features were examined by using the three-dimensional, mass-averaged Navier-Stokes computation based on a finite volume scheme and large eddy simulation. The results show that the pressure oscillation near the trailing edge dominates overall time-dependent cavity pressure variations. Such an oscillation can be attenuated more significantly in the presence of the sub-cavity compared with the cavity without sub-cavity, and a larger sub-cavity leads to better control performance.