Compressibility Correction Effects of Two-equation Turbulence Models for a Supersonic Through-type Pintle Nozzle with Large Scale Separation Flow

Numerical simulations have been performed for assessment of compressibility correction of two-equation turbulent models suitable for large scale separation flows perturbed by a pintle strokes. Two-equation turbulence models, the low Reynolds k-${\varepsilon}$ and the k-${\omega}$ SST models with or without compressibility correction proposed by Wilcox and Sarkar are evaluated. The detail flow structures are observed and static pressures along nozzle wall are compared with experimental results. Mach disk location and pressure recovery profiles in flow separation region are noticeably distinct between turbulent models of k-${\varepsilon}$ and k-${\omega}$ SST. The compressible effect corrections to those models improve resolving of separation flow behaviors. The compressibility corrections to k-${\varepsilon}$ model have provided very comparable results with test data.

큰 박리유동을 동반한 초음속 관통형 핀틀노즐 유동에 적합한 2-방정식 난류모델의 압축성계수 보정 영향

핀틀 움직임에 의해 발생되는 큰 유동박리에 대해 적합한 2-방정식 난류모델의 압축성계수 보정모델을 판단하기 위하여 수치적 연구를 수행하였다. 난류모델은 저 레이놀즈수 k-${\varepsilon}$ 모델과 k-${\omega}$ SST 모델에 압축성 보정 모델(Wilcox와 Sarkar 모델)을 적용하여, 핀틀 노즐의 세부유동장을 관찰하고 노즐 벽면에서의 압력을 실험데이터와 비교 분석하였다. 마하디스크(Mach disk)의 위치와 박리영역에서의 압력 회복 형태는 난류모델에 따라 다르게 나타났으며, 각 난류모델에 압축성 보정을 적용하여 유동 박리 포획의 정확도를 개선하였다. 압축성이 보정된 k-${\varepsilon}$ 모델이 실험결과와 매우 잘 일치하였다.