• 한국항공우주학회지
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• 제36권5호
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• pp.407-419
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• 2008

본 연구에서는 축 대칭 원뿔 형상 위의 압축성 경계층의 천이 지점을 선형 안정성 이론과 -method를 이용하여 예측하였다. 축 대칭 좌표계에서의 압축성 유동 지배 방정식으로부터 압축성 원뿔 경계층의 선형 안정성 방정식을 얻었으며 안정성 방정식을 2차 정확도의 유한 차분법을 이용하여 계산하는 수치 프로그램을 개발하였다. 개발 된 코드로 원뿔 경계층의 안정성 특성 및 2차원 교란의 증폭률을 계산하고 실험결과와의 비교를 통해 검증을 수행하였다. 얻어진 교란의 증폭률을 활용하여 -method를 통해 천이지점 예측을 수행하였다. 풍동 시험 및 비행 시험 결과와의 비교를 통해 비행 조건에 있는 마하수 4와 8사이의 원뿔 경계층에 대한 본 연구의 천이지점의 예측 능력을 확인하였다. 또한 벽면 냉각이 경계층 내부 교란의 안정성 및 천이 지점에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1055-1065
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• 2009

경계층 안정성 방정식인 PSE를 이용하여 익형 표면에 형성되는 경계층의 안정성 해석을 수행하였다. 압축성 비점성 유동 해석으로 경계층 가장자리 조건을 얻고, 일반좌표계에서의 압축성 경계층 방정식을 4차 정확도로 계산하여 층류 경계층 유동장을 얻었다. 층류 경계층 데이터를 PSE의 입력으로 하여 안정성 해석을 수행하고 교란의 증폭률을 얻어 안정성 특성을 고찰 하였다. 마하수 0.5의 NACA0012 및 HSNLF(1)-0213 익형에 대한 해석을 수행하여 교란 주파수에 따른 증폭률 및 위치에 따른 교란의 진폭 분포 특성을 파악하였다. 익형의 윗면과 아랫면에서 받음각에 따른 안정성 특성을 각각 증폭률의 크기와 주파수 범위에 대해 분석하였다. 또한 중립안정성 곡선, 마하수에 따른 안정성 특성을 살펴보았으며 익형의 종류에 따른 안정성 특성 차이를 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권6호
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• pp.477-483
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• 2016

본 연구는 Particle Image Velocimetry(PIV) 기법을 이용하여 마하수 2.96의 평판에 대해 층류, 천이, 난류 경계층의 속도 분포를 측정하였다. Schlieren 가시화 기법과 PIV 기법을 이용하여 앞전에서 발생한 경사 충격파가 평판 위의 유동장에 영향을 주는지 확인하였다. 층류 경계층의 경우, 실험에서 측정한 속도 분포가 압축성 Blasius 속도 분포를 만족하였다. 천이 경계층의 속도 분포는 벽면 부근부터 이론적인 난류 속도 분포로 변했으며, Re = $1.41{\times}10^6$에서 천이가 시작되었다. 난류 경계층 영역에서는 압축성 효과를 고려한 Van Driest 변환 속도가 비압축성 로그 법칙을 만족하였다. 또한 로그 구간이 끝나는 위치($y/{\delta}{\approx}0.28$)가 비압축성 난류 경계층($y/{\delta}{\approx}0.2$)에 비해 벽면에서 더 멀어진 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.1282-1291
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• 1989

본 연구에서는 이러한 연구의 시작단계로 노즐내의 열 경계층 방정식을 정리하고 압축성 와점도모델을 도입하여 유한 차분법을 이용한 전산프로그램을 작성 하였다. 한편 실제로 추진모테에서는 고온 고속의 열기류가 분출되기 때문에 추진 하고 있는 동안 노즐벽을 형성하고 있는 내열재가 심하게 손상되어 표면의 상태가 매우 거칠게 된다. 더구나 경우에 따라서는 내열재가 용발(ablation)하게 된다. 이러한 상태를 감안하여 마찰계수와 열전달 계수를 합리적으로 추정해야만 노즐의 설계와 주변장치를 합리적으로 수행할 수 있다. 따라서 본 연구에는 주로 경계층 내의 압력구배, 압축성의 효과, 물성치의 변화를 고려한 기존 난류모델에 근거하여 프로그램을 작성하고, 이것을 토대로 노즐표면 조도의 영향 및 분출(blowing)의 영 향을 중점적으로 고려하여 그 특성을 연구하였다. 노즐벽에서 분출을 고려한 이유는 표면이 용발할 때 표면의 온도가 거의 일정하게 유지된 상태로 노즐표면이 화학작용을 수반하면서 가스화됨을 초보적으로 고려해보기 위함이다.

• 기계저널
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• 제26권5호
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• pp.375-381
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• 1986

De-Laval 노즐에서 경계층 배제두께의 음수현상에 대하여 수학적 모델을 통한 수치 고찰 한 결과 배제두께 뿐만 아니라 다음과 같은 경계층의 특성을 알 수 있었다. (1)온도비($T_w/T_0$)가 작아질수록 경계층 두께가 상대적으로 커진다. (2)운동량두께의 변화도 단열 벽면이 아닌 경우에는, 비압축성(${\rho}=const$) 유체 보다. 온도비가 작을수록 항상 커진다. (3) 경계층 배제두께는 온도비가 작은 경우 음(―)의 값을 나타내고 있어, 유효유동 단면적의 확대 현상을 보이고 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권9호
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• pp.805-815
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• 2011

비선형 포물형 안정성 방정식(Nonlinear Parabolized Stability Equations, NPSE)은 보다 전체적인 천이 과정 연구에 효과적으로 사용될 수 있다. NPSE는 천이 과정에서 비선형 구간의 안정성을 직접 수치 모사(Direct Numerical Simulation, DNS)에 비해 적은 계산 비용을 사용하여 효율적으로 해석 할 수 있다. 본 연구에서는 일반 좌표계에서의 NPSE를 구성하고, 수치 계산을 위한 코드를 개발하였다. 코드의 검증을 위해 비압축성 및 압축성 평판 경계층에서의 벤치마크 문제들을 해석하였다. 본 연구의 NSPE 해석 기법이 비선형 안정성 연구에 효율적이고 효과적인 방법임을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권5호
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• pp.375-384
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• 2012

본 연구에서는 초음속 비행체에 나타나는 유동 특성 해석을 위해 1988 Wilcox $\mathcal{k}-{\omega}$ 모델과 2008 Wilcox 모델의 수치 결과를 비교하였다. 충격파 - 경계층 간섭 현상과 램프 주입기 혼합 문제에 대하여 실험결과와 비교, 검토하였다. 또한, 표면 마찰 측정의 기초가 되는 평판 흐름과 전단 층 성장에 대한 상관 관계식도 비교, 분석 하였다. 램프 주입기 케이스에서 최대 주입 질량비는 1988 Wilcox 모델을 이용하였을 때 보다 신뢰성 있는 해석 결과를 예측할 수 있었다. 그러나 충격파 - 경계층 간섭 케이스에 대해서는 2008 Wilcox 모델을 적용하였을 때 더 정확한 해석 결과가 도출됨을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.1966-1971
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• 2003

Matching inviscid and boundary layer methods are developed for hypersonic flow with thick boundray layer. The new equations match all the boundary layer properties with a variation in the inviscid solution near the edge, except for the normal velocity. Computational comparison are performed for incompressible and compressible flows over a flat plate. Results from the present method are compared with Navier-Stokes solutions. The present results are in good agreement with Navier-Stokes solutions. They show that the new technique can provide improved heating rates and skin friction predictions for preliminary design of vehicles where shear layers and entropy layer swallowing are important.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제7권3호
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• pp.165-173
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• 2004

Matching inviscid and boundary layer methods are developed for analysis of hypersonic flow with thick boundary layer. The new equations match all the boundary layer properties with a variation in the inviscid solution near the edge, except for the normal velocity. Computational comparison are peformed for incompressible and compressible flows over a flat plate. Results from the present method are compared with Wavier-Stokes solutions. The present results are in good agreement with Wavier-Stokes solutions. They show that the new technique can provide improved predictions of heating rates and skin friction predictions for preliminary design of vehicles where shear layers and entropy layer swallowing are importantfor for preliminary design.

• 한국추진공학회지
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• 제25권6호
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• pp.36-44
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• 2021

스크램제트 엔진 비행시험체의 굽어진 중앙동체 내부 유로에서 발생하는 충격파-경계층 상호작용에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석에는 압축성 Raynolds Averaged Navier Stokes(RANS) 방정식에 난류모델 k-ω SST을 사용하였다. 대표적으로 노즐 윗 벽면의 박리기포, 오목한 충격파와 경계층의 상호작용, 모서리의 충격파-충격파 상호작용이 포착되었다. 해석 결과는 굽어진 내부 유로의 충격파-경계층 상호작용을 가시화하여 이해를 높이고 설계 유의점을 제시하였다.