다양한 Bleed 조건이 초음속 흡입구 성능에 미치는 영향에 관한 수치적 연구

Abstract

본 논문에서는 유동 제어장치중의 하나인 Bleed 유동 제어장치가 초음속 비행체 엔진 흡입구 성능에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행된 수치적인 연구에 대해 다루고 있다. 수치해석을 통해 Bleed 유동 제어장치를 직접적으로 모사하기에는 너무나 많은 시간이 소요되므로, 경계조건의 형태로 Slater가 2009년에 모사하였던 모델을 사용하였다[3]. 채택된 경계조건 모델과 해석에 사용한 해석자가 타당한지를 입증하기 위해 검증 문제를 해석하였다. 검증된 Bleed 경계조건을 Nagashima가 1972년에 실험하였던[5] 초음속 흡입구(Supersonic inlet) 형상에 적용하여 흡입구 성능이 향상됨을 확인하였으며, Center body와 Inner cowl 두 곳에서의 Bleed 유동 제어장치에 대해 초음속 흡입구가 최적의 성능을 갖도록 하는 Bleed 조건을 찾아내기 위해 Kriging-EI 기법과 GA 기법을 이용하였다. 그 결과 유동의 박리(Flow separation)의 영향이 가장 작을 경우 종단충격파가 흡입구 내부에서 가장 면적이 좁은 목(Throat) 부근에 위치할 때 흡입구의 성능이 최대가 됨을 확인하였으며, 이 과정에서 나온 여러 경우에 대한 물리적인 해석을 통해 최적의 성능을 갖게 되는 경우의 원인과 물리적인 특성을 분석하였다.