스파크제트 액추에이터를 이용한 2차원 천음속 공동의 유동제어에 관한 수치해석

Abstract

In this study, flow control was conducted to suppress a resonance occurring in two-dimensional open cavity using SparkJet actuator. Parameters for flow control were limited to ejection locations, discharge energy, phase difference and frequency. A steady-state jet was assumed to be used to analyze the effect on the ejection location and the discharge energy. A steady jet worked best when discharged with high energy at the cavity leading edge, which could effectively remove the detached vortex. An unsteady jet was ejected to analyze the effect of phase difference and frequency. The phase difference only changed the phase of the oscillation of the pressure and did not have a significant effect on the resonance suppression. Frequency was ejected at the same frequency as resonant frequency, and the more times the frequency was ejected, the greater the resonance suppression effect. Through this study, the effects and tendencies of each parameter in the flow control in the cavity flow was studied. It is expected that this will help control the three-dimensional cavity flow and actual aircrafts.

본 연구에서는 스파크제트 액추에이터를 이용하여 2차원 개방형 천음속 공동의 공명을 억제하기 위한 유동 제어를 수행하였다. 유동 제어를 수행하기 위한 매개변수들은 분사 위치, 방전 에너지, 위상차, 주파수로 제한하였다. 분사 위치와 방전 에너지에 대한 영향을 알아보기 위하여 정상상태의 제트를 가정하였다. 정상상태의 제트는 앞전에서 분리되는 Secondary vortex를 효과적으로 제거할 수 있는 앞전에서 높은 에너지로 방전하였을 때 가장 효과가 좋았다. 위상차와 주파수의 영향을 알아보기 위하여 비정상상태의 제트를 분사하였다. 위상차는 압력의 진동의 위상을 다르게 할 뿐 공명억제의 큰 영향을 끼치지 못하였다. 주파수는 공명 주파수와 같은 주파수로 분사했으며 더욱 많은 횟수로 분사할수록 더욱 공명 억제 효과가 컸다. 본 연구를 통해 공동 유동에서 유동 제어할 때 각 매개변수들의 영향과 경향성을 파악할 수 있었다. 이를 통해 3차원 공동 유동 및 실기체 공동의 유동 제어에 도움이 될 것이라고 기대한다.