반응기체 해석을 위한 음속 및 음속에 따른 해의 정확성 연구

Abstract

Accuracy of AUSM-type schemes is closely related to a speed of sound in a cell-interface. Effects to accuracy by a speed of sound are investigated in the region of subsonic, transonic and supersonic flows respectively. The advantages of the speed of sound in AUSMPW+ are summarized as the improvement of accuracy in capturing an oblique shock and the removal of an expansion shock to satisfy the entropy condition. They are proven by mathematics and numerical results. Moreover AUSMPW+ is extended to a real gas flow and the speed of sound for equilibrium and nonequilibrium gas which could give exact solutions in an oblique shock is proposed.

AUSMPW+의 해의 정확성은 음속의 정의와 밀접한 관계가 있다. 아음속/ 천음속 그리고 초음속 유동 영역에서 제어면의 음속이 해의 정확성에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다. AUSMPW+에서 정의된 음속의 특정은 충격파 포착시 정확성 향상과 엔트로피 조건을 만족시키기 위한 팽창충격파 현상을 제거로 요약될 수 있다. 수학적 증명과 수치실험을 통해 이를 확인할 수 있었다. 그리고 반응 기체로 확장하여 평형/비평형 기체에 대해서도 충격파를 정확하게 포착할 수 있는 음속을 제시하였고 이를 여러 가지 수치 실험을 통해 확인하였다.