Journal of Energy Engineering (에너지공학)

The Korean Society for Energy (한국에너지학회)
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Influence of a isolator in supersonic nozzle on thermal choking

초음속 노즐의 분리부가 열폐색에 미치는 영향

  • Kim, Sangwoo (Korea Institute of Science and Technology Information) ;
  • Kim, Youngcheol (Korea Institute of Science and Technology Information, Reseat Program) ;
  • Kim, Jangwoo (Department of Digital Display Engineering, Hoseo University)
  • 김상우 (한국과학기술정보연구원) ;
  • 김영철 (한국과학기술정보연구원 Reseat Program) ;
  • 김장우 (호서대학교 그린에너지반도체공학부)
  • Received : 2012.04.20
  • Accepted : 2012.08.20
  • Published : 2012.09.30
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Abstract

This study presents numerical solutions of the two-dimensional Navier-Stokes equations for supersonic unsteady flow in a convergent-divergent nozzle with a isolator. The TVD scheme in generalized coordinates is employed in order to calculate the moving shock waves caused by thermal choking. We discuss on transient characteristics, unstart phenomena, fluctuations of specific thrust caused by thermal choking and effects of isolator. The adverse pressure gradient caused by heat addition brings about separation of the wall boundary layers and formation of the oblique shock wave that proceed to upstream. The proceeding speed of the oblique shock wave to upstream direction for the convergent-divergent nozzle with isolator is lower than that for the nozzle without isolator.

이 연구에서는 초음속 연소에서 발생하는 열폐색의 다양한 현상을 규명하기 위해 확대 축소 노즐 내부에서 열폐색에 의해 형성되는 2차원의 초음속의 비정상 유동장에 대한 수치해석 결과를 제시한다. 열폐색에 의해 야기되는 이동 충격파를 수치계산하기 위해 TVD 스킴을 이용하며, 노즐의 확대부의 일정영역에 가열을 통하여 열폐색이 발생할 수 있는 조건을 형성하고, 이 때 발생하는 천이현상을 분리부가 있는 경우와 없는 경우에 대해 불시동현상 발생속도, 비추력의 불안정성 등을 통해 비교, 설명한다. 분리부가 있는 경우가 없는 경우에 비해 열폐색에 의해 발생한 경사 충격파가 느린 속도로 상류측으로 이동하여 분리부의 설치가 엔진 불시동의 지연효과가 있음을 제시하였다.

Keywords

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