표제지
초록
Abstract
목차
제1장 서론 16
1.1. 연구 배경 16
1.2. 무장 분리 궤적 예측 18
1.3. 공동 유동 28
1.3.1. 개방형 공동의 유동 구조 30
1.3.2. 개방형 공동 유동의 압력 진동 분석 32
1.4. 공동 내에서 분리되는 무장 35
1.5. Outline 39
제2장 지배 방정식 및 수치 기법 40
2.1. Reynolds Averaged Navier Stokes 방정식 40
2.2. 난류 모델 42
2.2.1. Menter의 k-ω SST 모델 42
2.2.2. Spalart와 Allmaras의 모델 43
2.3. Delayed Detached Eddy Simulation 45
2.4. 6자유도 운동 방정식 47
2.5. 수치 기법 49
2.5.1. 공간 이산화 기법 49
2.5.2. 시간 적분법 51
2.5.3. 중첩 격자 기법 54
2.5.4. 비관성 좌표계를 통한 정상 원운동 해석 기법 55
제3장 공동 내 무장 분리 해석 프로그램 56
3.1. Correlated Monte Carlo 시뮬레이션 56
3.2. Grid survey 기법에 기반한 무장 분리 해석 프로그램 59
3.2.1. 사출력 모듈 59
3.2.2. 공력 모듈 61
제4장 개방형 공동의 내부 무장 공력 특성 65
4.1. Weapon Internal Carriage Separation 65
4.1.1. 격자 의존성 검사 68
4.1.2. WICS 공동 유동 해석 결과 73
4.2. WICS 공동 내부 무장 해석 74
4.2.1. GMPM 형상 및 격자 생성 74
4.2.2. Sting 유무에 따른 공동 유동 특성 80
4.2.3. Sting 유무에 따른 시간 평균 해석 결과 84
4.2.4. GMPM의 공력 특성 비교 89
4.3. WICS 공동 내 AIM-9L 분리 해석 92
4.3.1. AIM-9L의 형상 및 격자 구성 92
4.3.2. AIM-9L 분리 해석 결과 95
제5장 공동 내 무장 분리 해석 프로그램 검증 98
5.1. Eglin wing/pylon/store 98
5.1.1. 단일 무장 분리 해석 101
5.1.2. MER 분리 해석 111
5.2. 내부 무장 분리 해석 116
5.2.1. 시간 엄밀 해석을 통한 MK-82의 분리 궤적 119
5.2.2. WICS 공동 내 MK-82의 공력 데이터베이스 구축 128
5.2.3. Correlated Monte Carlo 시뮬레이션을 통한 분리 궤적 예측 139
제6장 결론 및 향후 과제 147
참고 문헌 150
표 1. WICS 공동의 유동 조건 66
표 2. 압력공의 위치 66
표 3. WICS 공동의 격자 수 68
표 4. WICS 공동의 진동 모드 주파수 73
표 5. GMPM 형상 정보 74
표 6. GMPM의 격자 수 76
표 7. AIM-9L 제원 92
표 8. AIM-9L 격자 수 92
표 9. AIM-9L의 초기 속도 및 각속도 95
표 10. Eglin wing/pylon/store의 해석 조건 99
표 11. Eglin store의 제원 99
표 12. 단일 무장에 적용된 사출력 정보 99
표 13. MER 무장에 적용된 사출력 정보 99
표 14. 단일 무장의 freestream 데이터베이스 구축을 위한 해석 case 105
표 15. 단일 무장의 grid 데이터베이스 구축을 위한 해석 case 105
표 16. MER에 장착된 무장의 grid 데이터베이스 구축을 위한 해석 case 112
표 17. MK-82 GPLD 제원 117
표 18. MK-82 분리 해석의 유동 조건 117
표 19. Rossiter 식으로 예측한 모드 주파수 117
표 20. 분리 초기 MK-82의 공력 계수 120
표 21. 풍동시험과 CFD로 예측한 동안정 미계수 비교 129
표 22. MSAPv으로 예측한 MK-82의 동안정 미계수 129
표 23. WICS 공동 내 MK-82의 grid 데이터베이스 구축을 위한 해석점 133
그림 1. X-15/B-52 낙하 시험 20
그림 2. AEDC의 CTS 시험 장비 21
그림 3. CTS 풍동시험 21
그림 4. Eglin wing/pylon/store 격자 25
그림 5. TER 해석을 위한 무장 장착 위치 25
그림 6. 저속 통제기로부터 분리되는 외부 장착물 26
그림 7. 격자 재생성 및 spring-based smoothing 기법을 통한 변형 격자 27
그림 8. RBF와 Laplacian smoothing 기법을 통한 변형 격자 27
그림 9. 공동의 기하학적 변수 정의 29
그림 10. 공동의 유동 구조 29
그림 11. 개방형 공동에서 전단층의 정체 유선 및 충돌각 31
그림 12. 개방형 공동의 유동 특성 31
그림 13. AEDC에서 수행한 공동 내부 무장의 CTS 풍동시험 37
그림 14. 비정상을 고려한 무장 분리 궤적 예측 흐름도 38
그림 15. 무장의 body 좌표계 및 자세각의 정의 48
그림 16. 무장 분리 해석 프로그램 구조 60
그림 17. 무장의 자세각에 따른 유동의 각 정의 64
그림 18. 압력공의 위치 67
그림 19. WICS 공동의 격자 구조 69
그림 20. 격자 의존성 검사 - K09에서의 SPL 결과 70
그림 21. 격자 의존성 검사 - K12에서의 SPL 결과 71
그림 22. 격자 의존성 검사 - K18에서의 SPL 결과 72
그림 23. GMPM 형상 75
그림 24. Sting이 부착된 GMPM 75
그림 25. GMPM의 격자 77
그림 26. GMPM의 자유류 격자 77
그림 27. Hole cut 자유류 격자 77
그림 28. GMPM의 격자 의존성 검사 78
그림 29. Hole cut WICS 공동 격자 79
그림 30. K09에서의 SPL 결과 81
그림 31. K12에서의 SPL 결과 82
그림 32. Snapshot of vorticity contour (△t = 0.0003 sec) 83
그림 33. 표면 압력 분포 (GMPM only) 85
그림 34. 표면 압력 분포 (GMPM with sting) 86
그림 35. 시간 평균 마하수 contour (DDES) 87
그림 36. 시간 평균 와류 contour (DDES) 88
그림 37. 공력 계수의 FFT 결과 (GMPM with sting) 90
그림 38. Mean & RMS of aerodynamic coefficients 91
그림 39. AIM-9L 형상 93
그림 40. AIM-9L 분리 해석을 위한 중첩 격자 구성 94
그림 41. AIM-9L 분리 거동 96
그림 42. AIM-9L 분리 궤적 97
그림 43. Eglin wing/pylon/store 형상 100
그림 44. 단일 무장 분리 궤적 - 선형 운동 102
그림 45. 단일 무장 분리 궤적 - 회전 운동 103
그림 46. 간섭 유동장 내 무장의 공력 계수 선도 106
그림 47. 단일 장착물 분리 거동 108
그림 48. Grid 데이터베이스를 통한 분리 궤적 - 선형 운동 109
그림 49. Grid 데이터베이스를 통한 분리 궤적 - 회전 운동 110
그림 50. MER 무장의 분리 거동 113
그림 51. Grid 데이터베이스를 통한 분리 궤적 - 선형 운동 114
그림 52. Grid 데이터베이스를 통한 분리 궤적 - 회전 운동 115
그림 53. MK-82 형상 118
그림 54. WICS 공동 내 MK-82의 초기 장착 위치 118
그림 55. 분리 초기 MK-82의 표면 압력 분포 121
그림 56. MK-82 분리를 위한 사출력 적용 위치 122
그림 57. 사출력의 시간 이력 데이터 122
그림 58. 사출력이 적용되지 않은 MK-82의 분리 궤적 124
그림 59. 사출력이 적용되지 않은 MK-82의 시간에 따른 분리 궤적 125
그림 60. 사출력이 적용되지 않은 MK-82의 시간에 따른 분리 궤적 127
그림 61. Freestream 공력 계수 130
그림 62. 비관성 좌표계에서 MK-82의 회전 운동 131
그림 63. WICS 공동의 간섭 유동장 내 MK-82 배치(z/D) 134
그림 64. WICS 공동 내 MK-82의 위치에 따른 공력 계수 135
그림 65. 초기 위치에서 MK-82의 각 방향 모멘트 예측 137
그림 66. 초기 위치에서 MK-82의 모멘트 크기 예측 138
그림 67. 시간에 따른 공력 계수 분포 141
그림 68. 사출력이 적용되지 않은 MK-82의 분리 궤적 예측 결과 142
그림 69. 시간에 따른 miss distance - 사출력 미적용 143
그림 70. 사출력이 적용된 MK-82의 분리 궤적 예측 결과 145
그림 71. 시간에 따른 miss distance - 사출력 적용 146