스파크 제트 발생기의 유동 특성에 대한 수치해석 연구 = Numerical Analysis on Flow Characteristics of Spark Jet Actuator

국문 초록 (Abstract)

스파크 제트 발생기의 유동 특성을 파악하기 위하여 수치해석 연구를 진행하였다. 스파크 제트 발생은 크게 에너지 주입, 질량 방출, 재충전 3단계로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 스파크에 의한 초기 에너지 주입을 모델링하여 이를 통해 캐비티 내부 초기 유동장의 압력과 온도를 계산했다. 서울대학교 3차원 열화학 비평형 유동해석 프로그램을 사용하였으며, 이는 고온 공기화학반응, 진동에너지, 충돌적분상수를 이용한 화학종의 전달계수를 고려한다. 에너지 주입 이후 캐비티 내부의 높은 압력에 의해 오르피스가 질식 되고 제트가 방출되었다. 방출되는 제트는 팽창을 하여 최대 속도일 때 마하수 4가 되었다. 이후 계속되는 캐비티 내부 질량 방출로 캐비티 내부는 질식 상태를 벗어나고 제트의 속도는 감소하며 캐비티 외부 압력 보다 낮아진다. 캐비티 외부의 압력이 더 커지게 되면 캐비티 내부로 공기가 유입된다. 수치해석 결과 스파크 제트의 속도가 초음속에 이르렀으며, 스파크 제트 발생기의 초음속 유동 제어 가능성을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Numerical analysis on flow characteristics spark jet actuator was done. Development of spark jet is divided into 3 stage; energy deposition, mass injection, recovery. In this research, initial pressure and temperature of the flow inside the cavity was obtained by modeling the energy deposition stage. Three dimensional thermo-chemical non-equilibrium in-house flow analysis program was used for flow analysis. This in-house program covers the air chemical reaction, vibrational energy and transport property obtained from collision integral. After the energy deposition, high pressure inside the cavity makes the orifice chocked and Mach number becomes 4 at maximum jet velocity. As mass injects out from cavity, cavity pressure decreases and becomes unchocked which leads jet velocity to decrease. Long after the mass injection, cavity pressure goes below the external pressure and air recovers in cavity. As a result of computational analysis, velocity of spark jet reached supersonic.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• ABSTRACT
• 1. 서론
• 2. 본론
• 3. 결론
• 참고문헌