Performance Characteristics Analysis of a Three Dimensional Asymmetric Pintle Nozzle Induced by Connection-Tube Angle and Pintle Stroke Position

비대칭 3차원 핀틀 노즐의 연결관 각도와 핀틀 위치에 대한 성능 특성 해석

A three dimensional numerical analysis has been conducted to analyze the effects of a pipe angle, connecting a combustion chamber and a pintle nozzle, and pintle position on pintle nozzle performance. The compressibility correction of $k-{\omega}$ SST turbulent model was implemented to precisely predict the characteristics of complex flow structures inside a supersonic pintle nozzle. Due to an 3-D asymmetric pintle nozzle configuration, complex helical flow streamlines and large flow separations were observed, which resulting in significant nozzle performance losses. As the angle of connection-tube decreases, the coefficient of performance increases and Since the flow structures are evidently changed to the pintle stroke position, the performance characteristics was analyzed.

비대칭 3차원 핀틀 노즐 형상에서 연소실과 핀틀 노즐의 연결관 각도와 핀틀 위치가 성능계수에 미치는 영향을 분석하기 위해 3차원 수치해석을 수행하였다. 초음속 노즐을 통해 배출되는 유동 특성을 정확히 예측하기 위하여 $k-{\omega}$ SST의 압축성 보정 난류모델을 적용하였다. 비대칭 3차원 형상에 의한 복잡한 유동 구조로 인하여 나선형 형태의 유선과 유동 박리가 관찰되었으며, 이로 인하여 유동의 전압력 손실이 크게 발생되었다. 유입관의 각도가 감소할수록 성능계수가 증가하였으며, 핀틀의 위치에 따른 유동구조가 크게 변화되기 때문에 이에 대한 성능 특성을 분석하였다.