표제지
목차
ABSTRACT 14
1장 서론 17
제1절 연구배경 17
제2절 연구목적 및 내용 22
2장 지배 방정식 및 수치 기법 24
제1절 지배 방정식 24
1. RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes Equation) 26
제2절 난류 모델 30
제3절 공간 이산화 기법 33
1. 유한체적법 33
2. Roe's FDS 35
3. MUSCL 37
제4절 시간 전진 기법 39
1. 이중시간전진기법(Daul time stepping) 39
2. DADI(Diagonalized-ADI) 기법 40
제5절 경계 조건 44
1. 벽면 경계 조건 및 초음속 유출입 경계 조건 44
2. 블리드 경계 조건 44
3장 TBCC 해석 격자 생성 49
제1절 모델격자 49
제2절 해석조건 51
제3절 흡입구 해석 인자 52
제4절 해석 격자 수렴성 54
제5절 격자변형 알고리즘 56
1. RBF interpolation 56
2. Geometric conservation law 59
3. 격자변형을 사용한 격자 생성 60
4장 고도와 마하수에 따른 TBCC 흡입구 해석 63
제1절 터보제트 모드 흡입구 해석 63
제2절 램/스크램제트 모드 흡입구 해석 72
5장 TBCC 모드 천이 마하수에서 흡입구 해석 83
제1절 모드 천이 마하수에서 터보제트 흡입구 유동 특성 83
제2절 모드천이 마하수에서 램/스크램제트 흡입구 유동 특성 85
6장 모드천이 과정 흡입구 해석 92
7장 블리드를 적용한 모드 천이과정 해석 111
8장 결론 117
참고문헌 120
국문 초록 125
표 3-1. IMX 흡입구 제원 51
표 3-2. 운용 조건에 따른 해석조건 52
표 3-3. 고도 10km의 유동 정보 52
표 3-4. 고도 20km의 유동 정보 52
표 3-5. 모드 천이과정 해석조건 53
표 3-6. IMX TBCC 형상에 따른 격자 수 55
표 3-7. 생성 격자와 변형 격자의 성능 비교(해석 마하수 4.0) 62
표 4-1. 스플리터 끝단 제원 63
표 4-2. IMX 블리드 영역 제원 (터보제트 모드) 67
표 4-3. 카울 끝단 제원 73
표 4-4. IMX 블리드 영역 제원 (램/스크램제트 모드) 73
표 5-1. 조건에 따른 터보제트 유로 질량 유량 및 전압력 회복률 84
표 5-2. 터보제트 모드에서 블리드 영역에서 출혈량 85
표 5-3. 조건에 따른 램/스크램제트 유로 질량 유량 및 전압력 회복률 86
표 5-4. IMX 블리드 영역 제원 (램/스크램제트 모드) 87
표 5-5. IMX 램/스크램제트 유로 블리드 위치에 따른 질량 흡입률과 전압력 회복률 88
표 5-6. 램/스크램제트 모드에서 블리드 영역으로 빠져나가는 출혈량 88
표 5-7. 램/스크램제트 모드 램프에서 경계층 두께 (x=0.5635m) 89
표 5-8. IMX 램/스크램제트 유로 블리드 조합에 질량흡입률과 전압력 회복률 91
표 7-1. 스플리터 회전 10도일 때 블리드 적용에 따른 흡입구 성능(램/스크램제트 유로) 111
그림 1-1. 공기흡입식 엔진의 개략도 (a)터보제트, (b)램제트, (c) 스크램제트 17
그림 1-2. 추진시스템에 따른 비추력 18
그림 1-3. 터보제트 복합추진시스템(TBCC) 개략도 18
그림 1-4. 실제 블리드 유동 제어 장치 19
그림 1-5. 고정 출구 블리딩 시스템 개략도 20
그림 1-6. TBCC 흡입구의 잠재적 전압력 회복률 21
그림 2-1. Cell-centered finite volume method 34
그림 2-2. C1 평판의 플레넘 압력에 따른 유량비 변화 46
그림 2-3. Slater의 플레넘 압력에 따른 표면 유량 계수 48
그림 3-1. NASA CCE IMX 형상 2차원 단면 49
그림 3-2. NASA CCE IMX 형상 3차원 격자 50
그림 3-3. 터보제트 유로의 격자 수렴성 54
그림 3-4. 램/스크램제트 유로의 격자 수렴성 55
그림 3-5. Initial mesh and displacement of boundary points 56
그림 3-6. 스플리터 회전에 따른 격자와 격자변형을 사용한 IMX 2차원 형상 단면(4deg) (좌) Generated grid(Splitter cowl 4deg) (우) Deformed grid (splitter cowl 2deg & 6deg) 60
그림 3-7. 스플리터 회전에 따른 격자와 격자변형을 사용한 IMX 2차원 형상 단면(9deg) (좌) Generated grid(Splitter cowl 9deg) (우) Deformed grid (splitter cowl 8deg & 10deg) 60
그림 3-8. 생성된 격자와 변형된 격자 비교 (6deg) 61
그림 3-9. 생성 격자와 변형 격자의 마하수 유동장 비교 (대칭면, 마하수 4.0) (상) 생성 격자 (하) 변형 격자 62
그림 4-1. NASA-CCE IMX TBCC model turbojet mode grid 63
그림 4-2. IMX 터보제트 모드 마하수 유동장 비교 (대칭면, 고도 10km) 64
그림 4-3. IMX 터보제트 모드 마하수 유동장 비교 (대칭면, 고도 20km) 65
그림 4-4. 터보제트 유로에서 마하수와 고도에 따른 질량흡입률 66
그림 4-5. 터보제트 유로에서 마하수와 고도에 따른 전압력 회복률 66
그림 4-6. IMX 형상 블리드 영역 (터보제트 모드) 67
그림 4-7. 블리드가 적용된 터보제트 모드 마하수 유동장 비교 (대칭면, 고도 10km) 68
그림 4-8. 블리드가 적용된 터보제트 모드 마하수 유동장 비교 (대칭면, 고도 20km) 69
그림 4-9. 터보제트 유로에서 블리드 적용에 따른 질량흡입률 70
그림 4-10. 터보제트 유로에서 블리드 적용에 따른 전압력 회복률 70
그림 4-11. 터보제트 유로에서 유로 질량흡입률과 출혈량 71
그림 4-12. 터보제트 모드 압력계수 (마하수 3.0, 대칭면) 72
그림 4-13. NASA-CCE IMX TBCC model scramjet mode grid 73
그림 4-14. IMX 형상 블리드 영역 (램/스크램제트 모드) 73
그림 4-15. IMX 램/스크램제트 모드 마하수 유동장 비교 (대칭면, 고도 10km) 74
그림 4-16. IMX 램/스크램제트 모드 마하수 유동장 비교 (대칭면, 고도 20km) 75
그림 4-17. 램/스크램제트 유로에서 마하수와 고도에 따른 질량흡입률 76
그림 4-18. 램/스크램제트 유로에서 마하수와 고도에 따른 전압력 회복률 76
그림 4-19. 블리드가 적용된 램/스크램제트 모드 마하수 유동장 비교 (대칭면, 고도 10km) 78
그림 4-20. 블리드가 적용된 램/스크램제트 모드 마하수 유동장 비교 (대칭면, 고도 20km) 79
그림 4-21. 램/스크램제트 유로에서 블리드 적용에 따른 질량흡입률 80
그림 4-22. 램/스크램제트 유로에서 블리드 적용에 따른 전압력 회복률 80
그림 4-23. 램/스크램제트 유로에서 유로 질량흡입률과 출혈량 82
그림 5-1. IMX 터보제트 모드 마하수 유동장 비교(대칭면) 84
그림 5-2. IMX 램/스크램제트 모드 마하수 유동장 비교(대칭면) (상) 비점성 유동장 (하) 점성 유동장 85
그림 5-3. IMX 형상 블리드 영역 (램/스크램제트 모드) 86
그림 5-4. 블리드 유동제어를 적용한 램/스크램제트 마하수 유동장(대칭면) 적용 위치: (상) Point 1 (중) Point 2 (하) Point 3 87
그림 5-5. 블리드 유동제어를 적용조합에 따른 램/스크램제트 마하수 유동장(대칭면) 적용 위치: (상) Point 1&2 (중) Point 1&3 (하) Point 1&2&3 89
그림 5-6. 블리드 유동제어를 적용조합에 따른 흡입구 어깨부근 마하수 유동장(대칭면) 90
그림 6-1. IMX 모드 천이과정에서 스플리터 회전 92
그림 6-2. NASA-CCE IMX TBCC model mode transition grid 92
그림 6-3. 스플리터 각도에 따른 질량 유량(터보제트 유로) 94
그림 6-4. 스플리터 각도에 따른 전압력 회복률(터보제트 유로) 94
그림 6-5. 스플리터 각도에 따른 질량 유량(램/스크램제트 유로) 95
그림 6-6. 스플리터 각도에 따른 전압력 회복률(램/스크램제트 유로) 95
그림 6-7. 스플리터 카울 10도에서 격자에 따른 마하수 유동장(대칭면) 96
그림 6-8. 스플리터 각도에 따른 질량 유량(2~6deg, 터보제트 유로) 97
그림 6-9. 스플리터 각도에 따른 전압력 회복률(2~6deg, 터보제트 유로) 97
그림 6-10. 스플리터 각도에 따른 질량 유량(2~6deg, 램/스크램제트 유로) 98
그림 6-11. 스플리터 각도에 따른 전압력 회복률(2~6deg, 램/스크램제트 유로) 98
그림 6-12. 스플리터 각도에 따른 질량 유량(8~10deg, 터보제트 유로) 99
그림 6-13. 스플리터 각도에 따른 전압력 회복률(8~10deg, 터보제트 유로) 99
그림 6-14. 스플리터 각도에 따른 질량 유량(8~10deg, 램/스크램제트 유로) 100
그림 6-15. 스플리터 각도에 따른 전압력 회복률(8~10deg, 램/스크램제트 유로) 100
그림 6-16. IMX 모드 천이과정에서 질량흡입률과 전압력 회복률 101
그림 6-17. 스플리터 회전에 따른 마하수 유동장(9.7~10deg) 102
그림 6-18. RBF 격자변형을 사용한 정상상태 해석 흡입구 유동장 102
그림 6-19. 스플리터 회전에 따른 마하수 유동장(10.2deg 부근) 103
그림 6-20. 스플리터 각도에 따른 질량 유량(8~10.5deg, 램/스크램제트 유로) 104
그림 6-21. 스플리터 각도에 따른 전압력 회복률(8~10.5deg, 램/스크램제트 유로) 104
그림 6-22. 스플리터 회전 방향에 따른 질량 유량(2~6deg, 터보제트 유로) 106
그림 6-23. 스플리터 회전 방향에 따른 전압력 회복률(2~6deg, 터보제트 유로) 106
그림 6-24. 스플리터 회전 방향에 따른 질량 유량(2~6deg, 램/스크램제트 유로) 107
그림 6-25. 스플리터 회전 방향에 따른 전압력 회복률(2~6deg, 램/스크램제트 유로) 107
그림 6-26. 스플리터 회전 방향에 따른 질량 유량(8~10deg, 터보제트 유로) 108
그림 6-27. 스플리터 회전 방향에 따른 전압력 회복률(8~10deg, 터보제트 유로) 108
그림 6-28. 스플리터 회전 방향에 따른 질량 유량(8~10deg, 램/스크램제트 유로) 109
그림 6-29. 스플리터 회전 방향에 따른 전압력 회복률(8~10deg, 램/스크램제트 유로) 109
그림 6-30. 열리는 방향으로 스플리터가 회전할 경우 마하수 유동장(대칭면) 110
그림 7-1. 블리드 적용된 경우 마하수 유동장(10deg,대칭면) 111
그림 7-2. 블리드 적용 시 스플리터 회전에 따른 마하수 유동장(10.2deg 부근) 112
그림 7-3. 닫히는 과정에서 블리드 적용에 따른 질량 유량(9.5~10.5deg, 램/스크램제트 유로) 113
그림 7-4. 닫히는 과정에서 블리드 적용에 따른 전압력 회복률(9.5~10.5deg, 램/스크램제트 유로) 113
그림 7-5. 열리는 과정에서 블리드 적용에 따른 질량 유량(8~10deg, 램/스크램제트 유로) 115
그림 7-6. 열리는 과정에서 블리드 적용에 따른 전압력 회복률(8~10deg, 램/스크램제트 유로) 115
그림 7-7. 블리드 적용에 따른 질량 유량(9.5~10.5deg, 램/스크램제트 유로) 116
그림 7-8. 블리드 적용에 따른 전압력 회복률(9.5~10.5deg, 램/스크램제트 유로) 116