Numerical computations are carried out to study a lateral jet interaction with supersonic freestream. In numerical calculations, Navier-Stokes equations are solved using the multistage time stepping for the 2nd order upwind TVD scheme.
In the 2-dimensional jet interaction, the surface pressure distributions are calculated and the characteristics of interaction flow field are analyzed as a function of jet total pressure ratio and slot widths. Tested freestream Mach numbers are 3.71 and 2.61. A sonic jet is considered as the jet exit condition. The present numerical results of surface pressure distribution, separation lengths and heights of Mach surface show better agreement with the experimental data than other numerical results.
In the 3-dimensional jet interaction, effects of freestream Mach number, angle of attack, jet strength and jet exit Mach number variation are analyzed. In these numerical computations, the nominal freestream Mach number is 2.0, and the exit jet Mach number is 2.5. Through this analysis, the characteristics of jet interaction with supersonic flows are defined and these results can be applicable to a conceptual design of transverse jet system for the attitude control of rockets.
초음속 자유흐름과 측면제트의 상호작용에 관해 수치적으로 해석하였다. 본 수치 해석에는 2차의 upwind TVD 기법을 이용하는 다단계 시간전진 방법을 사용하여 Navier-Stokes 방정식을 풀었다. 2차원 제트상호작용에서는 제트의 전압력비와 슬롯의 너비 변화에 따른 표면압력 분포를 게산하였으며, 상호작용 특성이 해석되었다. 이 때의 자유흐름 마하수는 3.71과 2.61 이었으며 제트로는 음속제트가 사용되었다. 표면압력분포, 박리길이 및 Mach surface의 높이 예측에 있어 타 수치결과 보다 실험값에 더 잘 일치함을 알 수 있었다. 3차원 제트상호작용에서는 자유흐름의 마하수, 받음각, 제트세기 및 분사 제트 마하수등의 변화에 따른 영향을 해석하였다. 본 수치해석에서 주로 사용된 자유 흐름의 마하수는 2.0 이고, 분사제트 마하수는 2.5 이었다. 본 해석을 통하여 초음속 자유흐름과 측면제트의 상호작용 유동장의 특성을 알 수 있었으며, 이러한 결과는 향후 로켓 자세제어에 사용되는 측면제트 시스템의 개념설계시 유동장 해석에 활용될 수 있다.
