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극초음속 및 고엔탈피 풍동은 초고속 비행체가 비행 중 경험하는 극한 환경을 지상에서 모사하기 위한 핵심 시험장치이다. 불어내기식 극초음속 풍동은 저기조, 정체실, 노즐, 시험부 및 디퓨저 등으로 구성되는 시험장치로, 고압 작동 기체를 노즐을 통해 팽창시켜 시험부에 목표 마하수의 극초음속 유동을 형성함으로써 초고속 비행체의 공력 특성을 평가하는 데 사용된다. 고엔탈피 풍동은 플라즈마 발생장치인 아크히터, 노즐, 시험부 및 디퓨저 등으로 구성되며, 고온·고속의 고엔탈피 유동 환경을 모사하는 시험장치이다. 이를 통해 고온·고속 유동 환경에서 비행체의 공력 가열 및 구조물의 삭마 특성을 평가할 수 있으며, 초음속·극초음속 비행체를 비롯한 다양한 분야의 내열 소재 개발 연구와 열차폐 구조물(TPS) 설계에 활용된다.
극초음속 및 고엔탈피 풍동은 초고속 비행체가 비행 중 경험하는 극한 환경을 지상에서 모사하기 위한 핵심 시험장치이다. 불어내기식 극초음속 풍동은 저기조, 정체실, 노즐, 시험부 및 디퓨저 등으로 구성되는 시험장치로, 고압 작동 기체를 노즐을 통해 팽창시켜 시험부에 목표 마하수의 극초음속 유동을 형성함으로써 초고속 비행체의 공력 특성을 평가하는 데 사용된다. 고엔탈피 풍동은 플라즈마 발생장치인 아크히터, 노즐, 시험부 및 디퓨저 등으로 구성되며, 고온·고속의 고엔탈피 유동 환경을 모사하는 시험장치이다. 이를 통해 고온·고속 유동 환경에서 비행체의 공력 가열 및 구조물의 삭마 특성을 평가할 수 있으며, 초음속·극초음속 비행체를 비롯한 다양한 분야의 내열 소재 개발 연구와 열차폐 구조물(TPS) 설계에 활용된다.
이러한 풍동은 초음속·극초음속 비행체, 재진입 비행체, 발사체의 공력 특성, 공력가열, 열구조 응답 및 내열 소재 성능 평가에 활용될 수 있다. 그러나 풍동 시험만으로는 제한적인 시험 조건, 높은 시험 비용, 공력가열·삭마에 영향을 미치는 변수 측정의 어려움 등의 한계가 존재한다. 따라서 풍동 시험의 신뢰성을 향상시키고 설계 변수의 영향을 정량적으로 파악하기 위해서는 전산유체해석을 활용하여 시험의 한계를 보완하는 연구가 필수적이다.
이러한 풍동은 초음속·극초음속 비행체, 재진입 비행체, 발사체의 공력 특성, 공력가열, 열구조 응답 및 내열 소재 성능 평가에 활용될 수 있다. 그러나 풍동 시험만으로는 제한적인 시험 조건, 높은 시험 비용, 공력가열·삭마에 영향을 미치는 변수 측정의 어려움 등의 한계가 존재한다. 따라서 풍동 시험의 신뢰성을 향상시키고 설계 변수의 영향을 정량적으로 파악하기 위해서는 전산유체해석을 활용하여 시험의 한계를 보완하는 연구가 필수적이다.
본 연구실에서는 고온·고속·난류 유동과 평형·비평형 유동 해석 및 유동-삭마 해석이 가능한 프로그램을 활용하여 극초음속 및 고엔탈피 풍동의 주요 구성요소에 대한 유동 구조 및 특성을 분석한다. 또한 해석 결과를 바탕으로 안정적인 풍동 운용을 위한 요구 조건을 정립하고, 시험부 유동 품질, 디퓨저 압력 회복 성능, 아크 히터 효율 등을 고려한 풍동 설계 및 성능 평가 연구를 수행하고 있다.
본 연구실에서는 고온·고속·난류 유동과 평형·비평형 유동 해석 및 유동-삭마 해석이 가능한 프로그램을 활용하여 극초음속 및 고엔탈피 풍동의 주요 구성요소에 대한 유동 구조 및 특성을 분석한다. 또한 해석 결과를 바탕으로 안정적인 풍동 운용을 위한 요구 조건을 정립하고, 시험부 유동 품질, 디퓨저 압력 회복 성능, 아크 히터 효율 등을 고려한 풍동 설계 및 성능 평가 연구를 수행하고 있다.
극초음속 풍동 및 고엔탈피 풍동 구성
극초음속 풍동 및 고엔탈피 풍동 구성
극초음속 풍동 노즐 난류 층류 해석 결과
극초음속 풍동 노즐 난류 층류 해석 결과
고엔탈피 풍동 및 디퓨저 해석 결과
고엔탈피 풍동 및 디퓨저 해석 결과
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