Numerical Study on the Effect of Non-Equilibrium Condensation on Drag Divergence Mach Number in a Transonic Moist Air Flow

In the present study, the effects of non-equilibrium condensation on the drag divergence Mach number with the angle of attack in a transonic 2D moist air flow of NACA0012 are investigated using the TVD finite difference scheme. For the same ${\alpha}$, the maximum upstream Mach number of the shock wave, Mmax, and the size of supersonic bubble decrease with the increase in ${\Phi}_0$. For the same $M_{\infty}$, ${\Phi}_0$, and $T_0$, the length of the non-equilibrium condensation zone ${\Delta}_z$ decreases with increasing ${\Phi}_0$. On the other hand, because of the attenuating effect of non-equilibrium condensation on wave drag, which is related to the interaction between the shock wave and the boundary layer, the drag coefficient $C_D$ decreases with an increase in ${\Phi}_0$ for the same $M_{\infty}$ and ${\alpha}$. For the same ${\alpha}$, $M_D$ increases with increasing ${\Phi}_0$, while $M_D$ decreases with an increase in ${\alpha}$.

천음속 익형 유동에서 비평형 응축이 Drag Divergence Mach Number에 미치는 영향에 관한 수치 해석적 연구

본 연구에서는 NACA0012 천음속 익형 유동에 있어 비평형 응축이 항력 발산 마하수 $M_D$에 미치는 영향을 TVD 유한 차분법을 사용하여 연구하였다. 받음각 ${\alpha}$가 동일한 경우, 정체점 상대습도 ${\phi}_0$가 높을수록 충격파 직전의 최대 마하수 $M_{max}$는 작게 되고 초음속 영역의 크기도 적게 된다. 주류 마하수 $M_{\infty}$, 정체점 상대습도 ${\phi}_0$ 및 정체온도 $T_0$가 동일한 경우 받음각 ${\alpha}$가 클수록 비평형 응축영역 길이 ${\Delta}_z$은 짧게 된다. 한편, 주류 마하수 $M_{\infty}$와 받음각 ${\alpha}$가 동일한 경우 정체점 상대습도 ${\phi}_0$가 높을수록 조파저항의 감소 때문에 항력계수 $C_D$는 적어진다. $M_D$는 ${\alpha}$가 동일한 경우 ${\phi}_0$가 클수록 크게 되며, ${\phi}_0$가 동일한 경우는 ${\alpha}$가 클수록 $M_D$는 적게 된다.