고속 슐리렌 영상을 이용한 충격파 박리유동의 비정상성 연구 (2022. 01 - )

고속 비행체에서 나타나는 충격파와 경계층의 상호작용은 강한 경계층 박리현상을 발생시킬 수 있다. 특히 해당 충격파와 이로 인한 박리유동은 강한 비정상(unsteady) 특성을 가지며 이는 유동의 압력, 전단응력, 열전달 구조의 강한 요동을 유도하여 비행체 구조물에 심각한 손상을 끼칠 수 있다. 본 연구에서는 고속 슐리렌 유동가시화기법(Schlieren visualization technique)을 활용하여 경사충격파의 반사구조에서 나타나는 충격파의 비정상 특성을 규명하고, 해당 유동의 비정상성을 제어할 수 있는 제어기법에 관한 연구를 진행한다. 유동가시화 영상을 이용하여 충격파 박리유동의 비정상성을 밝히는 해당 연구방법은 그 측정기법이 유동에 비침입적이라는 큰 장점을 갖는다. 마하수 2.4인 초음속 유동에서 얻어진 고속 슐리렌 영상에서 충격파의 시간에 따른 위치변화를 관찰하는 과정에서(shock tracking) 다양한 영상처리 알고리즘이 시도되어 그 장단점을 비교 분석한다. 소형 초음속 유체진동기와 정상제트 분출을 이용하는 기존 제어기술 등 다양한 제어기법과 제어압력 변화에 따른 유동의 비정상성 제어의 특성이 평가되고, 이때 충격파 진동의 mean, rms, auto-correlation, cross-correlation 등 다양한 통계학적 분석기법이 적용된다.