• 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.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2016년)
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• pp.96-100
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• 2016

슬롯판을 이용한 경사충격파와 경계층 간섭유동 제어에서, 슬롯의 각도를 바꾸어 가며 제어 성능을 비교하는 수치적 연구가 수행되었다. 기준이 되는 수직 슬롯, 각도를 달리한 6개의 case를 선정하여 하여 충격파 뒤에서 전압손실 및 경계층 안정성을 기준으로 제어 성능을 평가하였다. 수치해석 결과 모든 형상에 대해 제어하지 않은 상태보다 좋은 성능을 얻었다. 공력성능이 뛰어난 그룹과 그렇지 않은 그룹을 구분하여 슬롯과 공동 유동 구조를 분석하면서 경계층 불안정성을 야기하고 전압손실 감소에 영향을 미치는 것은 경계층과 충격파가 상호작용하는 영역에서 Vortex를 얼마나 제어할 수 있는지 여부임을 알 수 있었고, 이러한 Vortex를 얼마나 제어할 수 있는지에 따라 공력 성능이 결정됨을 파악할 수 있었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.585-589
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• 2015

본 연구에서는 이중압축램프의 초음속 유동에서 발생하는 충격파 경계층 상호작용을 EDISON_CFD로 해석하기로 한다. 이중압축램프에선 역압력 구배로 인하여 경계층이 박리가 일어나게 되고 박리된 경계층이 다시 이중압축램프에 부착되어 생겨난 박리영역을 관찰할 수 있다. 박리영역의 앞뒤로 유동의 방향이 바뀌게 되면서 압축 팬(compression fan)과 재부착 팬(reattachment fan)이 충격파를 발생시키고 이중압축램프전방의 충격파와 만나서 복잡한 유동 구조를 가지게 됨을 확인하였다. 이와 같은 층류에서 난류, 박리와 재부착의 영역에서의 해석하기 위해선 해석자의 난류모델이 중요하다. $15^{\circ}-30^{\circ}$, $15^{\circ}-45^{\circ}$의 두 종류의 이중압축램프를 $k-{\omega}$ SST 난류 모델과 ${\gamma}-Re_{\theta}$ 천이 모델로 계산을 EDISON_CFD로 수행하였다. 난류 모델의 차이를 표면마찰계수, 압력계수, 마하수로 비교하여 차이점을 분석하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2016년)
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• pp.74-77
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• 2016

본 연구에서는 Scream Jet Intake에 발생하는 충격파 경계층에서 속도를 Supersonic에서 Subsonic으로 줄였을 때의 상호작용을 EDISON_CFD로 해석하기로 한다. 이상적인 공기 유동에서 충격파 경계층의 각도를 $15^{\circ}{\sim}20^{\circ}$, $25^{\circ}{\sim}30^{\circ}$, $15^{\circ}{\sim}40^{\circ}$, $25^{\circ}{\sim}50^{\circ}$와 같이 두 개($5^{\circ}$, $25^{\circ}$)의 각도 차이를 두어 이중압축램프에서의 유동현상을 EDISON_CFD로 수행하고 분석하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권2호
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• pp.56-65
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• 2013

Two compression ramp problems and an impinging shock problem are computed to investigate influence of turbulence models and eddy viscosity on the shock-wave / boundary layer interaction. A Navier-Stokes boundary layer generation code was applied to the generation of inflow boundary conditions. Computational results are validated well with the experimental data and effects of turbulence models are investigated. It is shown that the behavior of turbulence (eddy) viscosity directly affects both the extent of the separation and shock-wave positions over the separation.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권12호
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• pp.1025-1031
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• 2012

본 연구에서는 간단한 압축성 유체이론에 기초하여 렘젯 엔진의 초음속 흡입구를 개념 설계하고 보다 넓은 범위의 운영조건에서 안정적인 성능을 내도록 블리딩 유동제어 연구를 수행하였다. 초음속 흡입구의 성능을 개선시키기 위해서는 충격파 안정성, 충격파-경계층 상호작용 및 유동 박리를 적절히 제어할 수 있어야 한다. 비점성 해석을 통해 얻어진 1차 기초설계 형상으로부터 점성을 고려하여 충격파의 강도와 경계층 및 박리의 효과가 반영된 2차 수정설계를 수행하였다. 그 결과 설계조건에서 충격파가 안정화되고 목표 흡입 유량을 만족하는 형상을 얻었다. 흡입구가 탈 설계조건 내에서도 성능이 유지되도록 하기 위해 블리딩을 적용하였다. 질량유량 경계조건을 이용하여 블리딩 효과를 모델링 하였으며 위치와 개수를 조절해가며 성능변화를 관찰하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.47-52
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• 2004

극초음속 스크램제트 흡입구의 설계는 다양한 공기열역학적인 현상을 수반한다. 이러한 현상은 무딘 앞전효과, 경계층 발달 문제, 천이, 점성/비점성 결합, 충격파 상호작용, 충격파 경계층 상호작용 및 유동 형상 등을 포함한다. 한정된 마하수와 고도 영역 내에서 운용되기 위해 설계되는 흡입구에서는 이러한 현상들 중 몇 가지 현상에 대한 이해가 요구된다. 본 연구에서는 HyShot 비행시험에서 발생할 수 있는 고도와 받음각 극단에서의 흡입구 성능을 연구하기 위해 몇 가지 중요한 유동 현상(점성 현상, 경계층 박리, 연소기 입구 유동 형상)들이 논의 될 것이다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.604-609
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• 2016

슬롯판을 이용한 경사충격파와 경계층 간섭유동 제어에서, 슬롯판 아래에 있는 공동부의 형상을 바꾸어 가며 제어 성능을 비교하는 수치적 연구가 수행되었다. 공동형상 직사각형 5개, 사다리꼴 3개를 선정하여 shock 뒤에서 경계층 안정성, 전압손실을 기준으로 제어 성능을 평가하였다. 수치해석 결과 모든 형상에 대해 제어하지 않은 상태보다 좋은 성능을 얻었다. 그 중 경계층 안정성 측면에서는 형상 L과 R, 전압손실 감소 측면에서는 형상 M과 A가 효과적임을 확인하였고, 종합적으로 슬롯의 끝 면과 공동의 길이방향 끝 면이 일치하는 형상에서 상대적으로 좋은 결과를 얻음을 확인했다. 또한 슬롯과 공동 내부유동을 분석하면서 경계층 안정성과 전압손실 감소에 영향을 미치는 것은 separation 영역을 얼마 원활히 흡입하는지의 여부임을 알 수 있었고, 상류 슬롯에서 발생하는 shock에 대한 추후 해결 연구도 필요함을 알 수 있었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.77-80
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• 2012

초음속 흡입구는 설계점에서 안정적으로 작동하지만 설계점 밖에서는 엔진성능이 급격히 감소하거나 층 격파 불안정 문제가 발생할 수 있다. 초음속 흡입구의 일반적인 특성을 파악하기 위해 2단 꺾임각을 갖는 외부 압축식 2차원 흡입구를 설계하고 EDISON_열유체 시스템을 이용하여 최종적으로 설계 마하수 2.5에서 작동하는 형상을 얻었다. 그러나 설계 마하수 이하의 영역에서는 충격파-경계층, 충격파간 상호작용으로 인해 유동에서 박리가 발생하고 최종적으로 흡입구 목을 질식시켜 아임계 상태로 천이된다. 이를 해결하기 위해 유동 제어 방법 중 하나인 bleeding을 이용하여 경계층을 제거하거나 유동의 박리를 방지하여 충격파를 cowl lip 전방에 안정하게 고정시킬 수 있었으며, 결과적으로 목적하였던 마하수 2.0에서 2.5에 이르는 작동 영역에서 강건하게 운용될 수 있는 초음속 흡입구를 설계하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권11호
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• pp.747-754
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• 2022

유체진동기에서 분출되는 초음속 진동제트를 이용하여 충격파에 의한 경계층 박리유동을 제어하는 실험적 연구가 이루어졌다. 유체진동기의 위치와 제어압력의 변화가 경사충격파에 의하여 발생되는 경계층 박리유동의 특성에 미치는 영향이 관찰되었고, 이를 위하여 고속 슐리렌, 표면유동가시화, 벽압력 측정, 그리고 정밀 피토관 측정 기법이 적용되었다. 본 연구의 초음속 진동제트의 박리유동 제어 특성은 공기제트 와류를 이용한 기존 제어기법과 정량적으로 비교 분석되었다.