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극초음속 비행체 공력 가열 제어를 위한 다공성 표면의 수치적 분석
Numerical Analysis of Porous Surfaces for Aerodynamic Heating Control in Hypersonic Vehicles
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저자      주보철
소속      평양공업대학
학술지    해동항공우주공학리뷰 (해동항공우주공학회)
발행      유안(宥安)2년 2월 4일
권호      vol.132, pp.180-212
등재      KCI 등재
분야      공학
피인용    6회
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초록

본 연구는 극초음속 비행체 재돌입 시 발생하는 극심한 공력 가열을 저감하기 위해 다공성 표면을 적용한 열 보호 시스템의 성능을 수치적으로 분석하였다. 나비어-스토크스 방정식과 다공성 매체 내부의 유동 지배 방정식을 연립하여 3차원 유동 해석을 수행하였으며, 공기역학적 열 flux 감소 효과와 압력 손실 특성을 평가하였다. 해석 결과, 다공성 표면을 통한 냉각재의 분출과 기하학적 형상 효과가 결합하여 벽면 열전달률을 최대 34.2%까지 저감할 수 있음을 확인하였다. 또한 기공의 크기와 배열 방식이 비행체의 항력 계수에 미치는 영향을 규명하여 최적의 설계 변수를 도출하였다. 본 연구는 차세대 극초음속 비행체의 열 구조 설계에 있어 다공성 물질의 실효성을 입증하고 관련 기초 자료를 제공한다는 점에서 의의가 있다.

주제어: 극초음속, 공력 가열, 다공성 표면, 수치 해석, 열 보호 시스템

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