일반기술

풍동 실험과 선형 안정성 해석을 이용한 층류-난류 천이영역에서의 데이터의 상관에 대한 새로운 방법.

공기 역학적인 항력과 초음속 항공기의 온도 상승은 동체에서의 박판 난류 천이유동의 궤적에 의존한다. 일반적인 풍동 실험 하에서 천이 레이놀드 수는 비행조건에 비해서 작다. 이러한 차이는 주로 실험 구간의 벽면과 노즐에서의 난류 경계층에 의해서 발생하는 음향 장애에 기인한다. 큰 동체에서의 여러 유형의 유동 매개 변수들에 의존적인 천이현상과 관련된 실험적인 데이터들은 지난 30년 동안 많이 축적되었다. 그러나 이러한 데이터들은 실제로는 사용하기가 어렵다. 이는 데이터들간의 상관관계가 좋지 않기 때문이다. 데이터 분산의 주된 요인은 일반적인 풍동에서 공기 역학적인 잡음 때문이다. 예를 들면, 날카로운 원뿔에서의 풍동의 천이 레이놀드 수는 정 속 비행시의 조건에 비해서 대략 2-4 배정도 작다. 일반적인 풍동 데이터를 실제 비행조건에 대해서 상관시키려는 노력들이 많이 있었지만 성공적이지 못했다. 이러한 상관관계에서의 주된 원인은 불안정한 장애를 증폭시키는 천이현상의 이력을 고려하지 않았기 때문이다. 반면에 지난 몇 년 동안 개발되어온 선형 안정성이론에 의해서 초기 천이현상에 대한 시뮬레이션이 가능하고 안정한 풍동에서와 exp(N) 방법을 이용하여 비행에서의 천이의 시작점을 예측할 수 있다.제안된 방법은 NASA Langley, NASA Ames, ONERA, 그 밖의 미국과 유럽의 여러 연구소에 있는 풍동 천이 데이터베이스를 이용하여 비행조건에서의 층류-난류 천이의 예측을 가능케 할 것이다.