마흐반사에 대한 해석적계산

 2021.10.9.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《대학에서는 사회주의강국건설에서 나서는 리론실천적, 과학기술적문제들을 원만히 해결하며 기초과학부문을 발전시키고 첨단과학기술분야를 개척하는데 중심을 두고 과학연구사업을 진행하여야 합니다.》

일반적으로 초음속흐름속에서 운동하는 여러가지 물체들주위에서 충격파의 반사현상이 많이 나타나는데 마흐반사는 그의 특수경우로서 이에 대하여 세계적으로 광범히 연구되고있다.

력학부에서는 마흐반사에 대한 연구를 진행하는 과정에 그의 특성을 해명하기 위한 한가지 해석적인 계산방법을 확립하는 성과를 이룩하였다.

충격파반사는 정규반사와 비정규반사로 나누어볼수 있으며 마흐반사는 비정규반사의 대표적인 현상의 하나이다. 마흐반사에서는 입사파, 반사파와 함께 마흐줄기라고 하는 새로운 충격파와 불련속선인 미끄럼선이 생긴다. 마흐반사에 대한 연구는 초음속기관의 입구설계와 관련한 중요한 문제이므로 오래전부터 연구되여왔다. 또한 반사충격파와 마흐줄기뒤의 흐름은 서로 차이나며 마흐줄기뒤의 높은 온도는 연소와 폭발을 일으킬수 있다. 이로부터 전통적인 람제트기관과 다른 새로운 형태의 분사식기관설계를 위하여 마흐반사에 대한 연구가 광범히 진행되고있다.

마흐반사에 대한 연구에서 기본문제의 하나는 마흐줄기의 높이를 결정하는것인데 이를 위해서는 반사충격파와 미끄럼선의 호상작용을 비릇하여 여러가지 문제들이 해결되여야 한다.

지금까지의 선행연구들은 크게 두가지 방법 즉 해석적연구와 수값모의방법에 의하여 진행되였다. 여기서 해석적연구는 수값모의방법과 비교할수 있는 기준인것으로 하여 계속 진행되고있다.

우리는 마흐반사에서 마흐줄기의 높이를 보다 정확히 결정하기 위한 문제를 설정하고 선행한 계산방법들에 기초하여 그를 해결하기 위한 한가지 계산방법을 제기하였다.

우선 마흐줄기와 미끄럼선의 모양에 대하여 일정한 가정을 진행하고 그의 높이를 비릇한 여러가지 특성량들을 결정하기 위한 한가지 계산방법을 제기하였다.

또한 종전의 실험값 및 리론값들과의 비교를 통하여 계산방법의 타당성을 검증하였다.

마흐반사에 대한 새로운 계산방법은 종전의 해석적방법들을 종합하고 그에 기초하여 개선된 방법이다. 마흐수가 작은 경우에 선행방법들에 비하여 실험값과 잘 맞는것으로 판명되였다.

우리는 이상의 결과를 국제학술잡지 《Proc IMechE Part G: J Aerospace Engineering》에 《A method for predicting Mach stem height in steady flows》(https://doi.org/10.1177/09544100211001518)의 제목으로

발표하였다.