• 제목/요약/키워드: 비정상팽창

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비정상 압축파와 비정상 팽창파의 간섭에 관한 수치해석적 연구 (Numerical study on the interaction between unsteady compression and unsteady expansion wave)

  • 김희동
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제21권11호
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    • pp.1413-1421
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    • 1997
  • A new control method to alleviate the impulsive noise at the exit of high-speed railway tunnel was applied to the compression wave at the entrance of the tunnel. This method uses the interaction phenomenon of unsteady expansion wave and unsteady compression wave. Unsteady expansion wave was assumed to be made instantaneously by the simple theory of shock tube. Total Variation Diminishing method was employed to solve the axisymmetric unsteady compressible flow field with a specified compression wave. Numerical results show that the maximum pressure gradient of the propagating compression wave decreases with increase of the wave length of the unsteady expansion wave. It is found that the impulsive noise reduction can be obtained when the unsteady expansion wave with a large wave length is emitted just before the train enters the tunnel. The present results give the possibility to reduce the impulsive noise at the exit of tunnel.

압력비 변화과정이 과팽창 노즐에서 발생하는 비정상 횡력 특성에 미치는 영향 (The Effect of Transient Nozzle Pressure Ratio on the Characteristics of Unsteady Side Forces in an Over-Expanded Nozzle)

  • 이종성;김희동
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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    • pp.678-681
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    • 2010
  • 본 연구에서는 비정상 노즐 구동 압력비 변화가 유동장의 천이형태 및 횡력 특성에 어떠한 영향을 미치는지 조사하기 위하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 N-S 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, SST $k-{\omega}$ 난류모델을 적용하였다. 엔진 정지 및 시동과정을 모사하기 위하여, NPR은 2~10의 범위에서 계산 하였다. 본 연구의 결과로 박리 유동과 히스테리시스 현상은 구동 압력비에 크게 의존하며, 또한 압력비 변동 시간이 횡력 특성에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 알았다.

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압력비 변화과정이 과팽창 노즐에서 발생하는 횡력 변동 특성에 미치는 영향 (The Effect of the Variation of Pressure Ratio on the Characteristics of Lateral Forces in an Over-Expanded Nozzle)

  • 이종성;김희동
    • 한국추진공학회지
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    • 제14권6호
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    • pp.38-44
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    • 2010
  • 과팽창 상태의 로켓 노즐에서 발생하는 충격파 경계층 간섭 형태는 엔진 시동 및 정지과정 중 예기치 않은 횡력을 수반한다. 본 연구에서는 비정상 노즐 구동 압력비 변화가 유동장의 천이형태 및 횡력 특성에 어떠한 영향을 미치는지 조사하기 위하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 N-S 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, 난류모델은 SST k-${\omega}$을 적용하였다. 엔진 정지 및 시동과정을 모사하기 위하여, NPR은 2~10의 범위에서 계산 하였다. 본 연구의 결과로 박리 유동과 히스테리시스 현상은 구동 압력비에 크게 의존하며, 또한 압력비 변동 시간이 횡력 특성에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 알았다.

PIV를 이용한 Uni-flow 소기방식 프리피스톤 수소기관의 실린더내 유동가시화 (Flow visualization used PIV of hydrogen fueled free piston engine with uni-flow scavenging)

  • 조형욱;윤재성;이종태;임희수
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제19권3호
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    • pp.182-188
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    • 2008
  • In order to improve scavenging performance of free piston hydrogen fueled engine, this study estimate compatibility of uni-flow scavenging. The scavenging flow characteristics in the cylinder is investigated by flow visualization and PIV method. Consequently it has been found that the scavenging performance decreased with abnormal expansion of piston and delay of the exhaust valve opening timing. And the scavenging performance of exhaust valve located center in cylinder head is better than that of exhaust valve located side in cylinder head.

과팽창 노즐에서 발생하는 충격파 박리 패턴의 천이에 관한 연구 (A Study on the Transitional Shock Separation Patterns in an Over-Expanded Nozzle)

  • 이종성;;김희동
    • 한국추진공학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.9-15
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    • 2010
  • 과팽창 로켓노즐에서 발생하는 충격파 박리패턴의 천이 유동장을 예측하기 위해 축대칭 수치해석적연구를 수행하였다. 비정상, 압축성 N-S 방정식에 k-$\omega$ SST 난류모델을 적용하여, 유한 체적법으로 계산하였다. 종래의 실험적 연구 결과와 비교하였으며, 계산된 결과와 정성적으로 잘 일치하였다. 본 연구의 결과로부터 RSS에서 FSS로 천이할 때 가장 큰 횡력이 발생하며, 이는 비점성 제트 코어 영역에서 발생하는 Vortex ring의 발달로 기인됨을 예측하였다. 또한 엔진 시동과정과 정지과정에서 발생하는 히스테리시스 현상을 잘 모사하였다.

충격파관 유동의 파막과정에 관한 수치 시뮬레이션 (A Numerical Simulation on the Process of Diaphragm Opening in Shock Tube Flows)

  • 신춘식;정준창;;김희동
    • 한국추진공학회지
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    • 제13권1호
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    • pp.27-33
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    • 2009
  • 충격파관 유동의 측정결과는 격막의 유한 파막 시간에 의하여 영향을 받게 된다. 그러나 지금까지 이에 관한 구체적인 연구사례는 많지 않다. 본 연구에서는 저압력비에서 작동하는 충격파관의 유동을 조사하기 위하여, 실험 및 수치해석을 수행하였다. 수치해석에서는 2차원 비정상 압축성 Navier-Stokes 방정식에 TVD MUSCL 유한차분법을 적용하였다. 본 수치해석 결과는 충격파관의 실험결과를 잘 예측하였으며, 충격파관의 파막 과정을 시간의 함수로 적절히 모사할 수 있었다. 본 연구에서는 유한의 파막 시간으로 인하여 발생하는 Non-centered 팽창파의 특성을 정량화하기 위하여 가상중심의 개념을 적용하였다. 본 연구로부터 충격파관의 압력비가 증가할수록 파막 시간은 감소하였으며, 충격파관 유동에 미치는 파막 시간의 영향은 저압력비에서 현저하게 나타나게 됨을 알았다.

회전수 상승폭 변화에 따른 인버터열펌프의 비정상 운전특성 (A study on the transient characteristics during speed up of inverter heat pump)

  • 황윤제;김호영
    • 설비공학논문집
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    • 제10권4호
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    • pp.495-507
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    • 1998
  • The transient characteristics of a 4.0㎾ inverter driven heat pump was investigated by theoretical and experimental studies. The heat pump used in this study consists of a high side scroll compressor and $\Phi$7 compact heat exchangers with two capillary tubes. A series of tests was peformed to examine the transient characteristics of heat pump in heating and cooling mode when the operating speed was varied from 30Hz to 102Hz. One of the major issues that has not been addressed so far is transient characteristics during speed modulation. A cycle simulation model has been developed to predict the cycle performance under frequency rise-up conditions, and the results of theoretical study were compared with the results of experimental study. The theoretical model was driven from mass conservation and energy conservation equations to predict the operation points of refrigerant cycle and the performances at various operating speeds. For transient conditions, the simulated results are in good agreement with the experimental results within 10%. The transient cycle migration of the liquid state refrigerant causes a significant dynamic change in system. Thus, the migration of refrigerant is the most important factor whenever An experimental analysis is performed or A simulation model is developed.

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초음속 공중발사를 위한 전기체-로켓의 비정상 분리 유동특성 (Unsteady Separation Characteristics of Air-Launching Rocket from Full-Geometry Mother Plane)

  • 지영무;변영환;박준상;이재우
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권6호
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    • pp.474-482
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    • 2007
  • 초음속 공중발사 로켓의 모선분리에 대한 유동해석을 수행하였다. 전기체 형상의 모선(F-4E Phantom)에서 분리되는 로켓주변 유동장의 정상/비정상 유동해석을 위해 압축성 Navier-Stokes 방정식이 사용되었으며, 해석결과는 모선과 로켓간의 충격파-팽창파 간섭효과를 잘 보여주고 있다. 무게중심의 변화에 따른 로켓의 거동을 예측하기 위하여 세 가지 경우에 대한 전산해석을 수행하였으며, 결과적으로 초음속 공중발사 로켓의 안전한 모선분리를 위한 설계 가이드라인을 제시하였다.

추진 노즐에서 발생하는 비정상 충격파-경계층의 간섭현상의 피동제어 (A Passive Control of the Unsteady Shock-Boundary Layer Interaction in Propulsion Nozzle)

  • 이종성;김희동
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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    • pp.211-214
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    • 2011
  • 본 연구에서는, step을 적용한 추력 노즐 내부 유동장의 횡력 특성을 조사하기 위하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 N-S 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, SST k-${\omega}$ 난류모델을 적용하였다. 엔진 정지과정을 모사하기 위하여, NPR은 100~10로 변화시켜 계산 하였다. 본 연구의 결과로 박리점 및 마하디스크 위치는 구동 압력비에 크게 의존하며, 또한 step의 적용이 횡력 특성에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 알았다.

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과팽창 초음속제트의 방향 제어를 위한 유체역학적 제어의 동특성 연구 (Analysis of Dynamic Characteristics of Fluidic Thrust Vector Control for the Over-expanded Supersonic Jet)

  • 허준영;유광희;조민경;성홍계;이열;전영진;조승환
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.123-127
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    • 2009
  • 기계적 제어장치를 사용하지 않으면서도 추력방향 제어가 가능한 유체역학적 추력편향제어(Fluidic Thrust Vector Control; FTVC)기법에 대한 연구 논문이다. 2차 유동은 주 유동 흐름과 같은 방향으로 분사하였고, 선행연구를 통해 정상(steady)상태의 수치해석 결과는 실험과 비교 검증하였다. 이를 바탕으로 비정상(unsteady) 수치해석을 수행하였고, 위아래로 제트가 편향이 될 때에 소요되는 시간과 벽면에서의 압력 분포 등을 조사하여 추력벡터의 동특성을 연구하였다.

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