Investigation into the Hysteretic Behaviors of Shock Wave in a Supersonic Wind Tunnel

초음속 풍동에서 발생하는 충격파 히스테리시스 현상의 연구

The hysteresis phenomena are frequently encountered in the wide variety of fluid flow systems of industrial and engineering applications. Hysteresis mainly appears during the transient change of pressure ratios, and this, in turn, influences the performance the supersonic wind tunnel. However, investigations on the hysteresis phenomenon particularly inside the supersonic wind tunnel are rarely studied. In the present study, numerical simulations are carried out to investigate hysteresis phenomenon of the shock waves inside the Supersonic Wind Tunnel. The unsteady, compressible flow through the supersonic wind tunnel is computationaly analyzed with an symmetric model. The Navier-Stokes equations are solved with Spalart-Allmaras turbulence model using a fully implicit finite volume scheme. The variaton in the flow field between the starting pressure ratio and operating pressure ratio of a supersonic wind tunnel is investigated in terms of hysteresis phenomenon.

최근 다양한 산업 및 공학 응용분야에서 히스테리시스 현상이 자주 발생하며, 이에 대한 많은 관심과 연구가 수행되었다. 이러한 현상은 주로 압력비가 일시적으로 변화하는 과정에서 발생되며, 초음속 풍동 시동과정에 영향을 미칠 것으로 예상되나, 이에 대한 연구가 미미한 실정이다. 본 연구에서는 초음속 풍동 내부에서 발생하는 히스테리시스 현상을 수치해석으로 조사하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 Navier-Stokes 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, Spalart-Allmaras 난류모델을 적용하였다. 본 연구의 결과로 초음속 풍동 시동과정에서 시동압력비와 작동압력비가 다른 원인을 히스테리시스 현상으로 설명하였다.