This study improved the Background Oriented Schlieren (BOS) technique and diagnosed the nozzle flow of the ground test facility under a significant vibration and wake environment. Diagnosing the nozzle flow verifies the test condition, which improves the reliability of the study on the ground test facility. The BOS technique is suitable for studying high-speed flow conditions as it can perform non-intrusive and quantitative measurements on the flow density field. However, the image-tracking nature of the BOS technique makes it vulnerable to vibration. Such susceptibility limits the BOS technique's usability, as vibration is inevitable in high-speed flow facilities. Former studies were focused on establishing vibration-less environments, so the technique still needs to be improved. A vibration tracking marker was introduced to track and correct the vibration error in the optical system. The improved BOS technique diagnosed the nozzle flow of a high-speed test facility with significant vibration. The result showed a quantitative field of density and Mach number, which confirmed the formation of non-ideal flow characteristics on the nozzle throat.
본 연구는 Background Oriented Schlieren (BOS) 기법을 개선하여 진동 및 후류의 발생이 심한 지상시험장비의 노즐 유동을 진단하였다. 노즐 유동의 진단은 시험 조건을 검증하고 지상시험장비를 사용한 연구의 신뢰도를 높인다. BOS 기법은 유동 밀도장을 정량적으로 간섭 없이 수행할 수 있어 고속 유동 환경을 연구하는데 유용하다. 그러나 BOS는 이미지 추적에 기반한 기법이므로 진동에 취약하다. 고속 유동을 생성하는 시험장비는 진동 발생이 불가피하기 때문에 이런 단점은 BOS의 사용 환경을 제한한다. 앞선 연구들은 진동 발생이 적은 환경을 조성하는데 집중하였으므로 기법 자체를 보완할 필요가 있다. 진동 추적용 마커를 도입하여 광학시스템의 진동 오차를 추적하고 보정하였다. 그리고 보완한 BOS 기법을 사용하여 진동이 심한 지상시험장비의 노즐 유동을 진단하였다. 정량적인 밀도장과 마하수장을 측정하였고, 이를 통해 노즐 목에서 발생하는 비-이상적인 유동 특성을 확인하였다.
