주요 연구 성과

주요 연구 성과

  • 이상봉 교수 연구팀, 초음속-난류경계층 상호작용의 저주파 불안정성의 물리 메커니즘 규명
  • 관리자 |
  • 2026-06-17 14:18:11|
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KAIST 항공우주공학과 이상봉 교수 연구팀에서 수행한 ‘On low-frequency unsteadiness in shock-wave-turbulent boundary layer interaction with varying corner curvature’ 연구가 유체역학 분야에서 가장 저명한 논문지인 ‘Journal of Fluid Mechanics’의 1036호에 게제되었다.
 
초음속 비행체가 고속으로 비행할 때 표면 근처의 난류경계층과 충격파가 만나면 유동이 크게 흔들리고, 이 과정에서 압력변동과 구조 하중이 증가한다. 이러한 현상은 고속 비행체의 성능과 안정성에 직접적인 영향을 미치지만, 강한 에너지를 동반하는 저주파 주기 진동의 근본적인 원인은 밝혀지지 않았다.
 
강유주 박사과정과 이상봉 교수는 압축 램프 형상의 곡률을 변화시키며 충격파-난류경계층 상호작용을 직접수치모사(DNS)로 재현하고, 충격파, 박리유동, 대규모 와류 구조가 어떤 영향을 주고 받는지 분석하였다. 그 결과 유동 박리가 뚜렷하게 발생되는 경우에 작은 유동 구조들이 박리에 의해 생긴 혼합층에서 성장 결합하며 큰 규모의 흐름 변동으로 발전했고, 이 변화가 박리 영역의 팽창과 수축을 일으킨 뒤 충격파의 움직임으로 이어지는 과정이 확인되었다. 반면 곡률로 인해 유동 박리가 약한 경우에는 혼합층의 부재로 와류가 성장하지 못해 진동이 크게 줄어듬을 확인하였다.
 
본 연구 결과는 초음속 및 극초음속 비행체에서 발생하는 비정상 공력 하중을 예측과, 구조 안정성 평가에 활용되며, 고속 추진기관의 안정화에 기여할 것으로 평가된다.
 
저널 정보: https://doi.org/10.1017/jfm.2026.11644
 

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