• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2003년도 추계 학술대회논문집
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• pp.126-131
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• 2003

A series of computational simulations have been carried out for supersonic flows in a scram jet engine with and without a cavity. Transverse injection of hydrogen, a simplest form of fuel supply, is considered in the present study with the injection pressure varying from 0.5 to 1.5 MPa. The corresponding equivalence ratios are 0.167 - 0.50. The work features detailed resolution of the flow dynamics in the combustor, which was not typically available in most of the Previous studies. In particular, oscillatory flow characteristics are captured at a scale sufficient to identify the underlying physical mechanisms. Much of the flow unsteadiness is related not only to the cavity, but also to the intrinsic unsteadiness in the flowfield. The interactions between shock waves and shear layer may cause a large excursion of flow oscillation. The role of the cavity and injection pressure are examined systematically.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.341-344
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• 2008

Numerical simulations have been carried out for a supersonic two-dimensional flow over open, rectangular cavities (length-to-depth ratios are L/D = 1.0) in order to investigate the effect of non-equilibrium condensation of moist air on supersonic flows around the cavity for the flow Mach number 1.83 at the cavity entrance. In the present computational investigation, a condensing flow was produced by an expansion of moist air in a Laval nozzle. The results obtained showed that in the case with non-equilibrium condensation for L/D = 1.0, amplitudes of oscillation in the cavity became smaller than those without the non-equilibrium condensation. Furthermore, the occurrence of the non-equilibrium condensation reduced the peaks of power spectrum density and the frequency of the flow field oscillation increased in comparison with the case of $S_0$ = 0.

• 한국추진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.9-17
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• 2015

기본 유동 형상은 상대적으로 얇은 중간층이 연료와 공기 사이에 끼어있는 평행 2단 혼합층으로 구성되어 있다. 본 연구는 중간층의 두께 변화에 따른 연소 향상을 수치해석을 통해 조사하였다. 이 경우에, 난류 혼합층에서 열 방출에 의한 효과가 중요하다. 수치해석을 수행하기 위해 완전 보존적인 비정상 2차 시간 정확도의 하부 반복 기법과 2차 총 변화 억제 기법을 k-${\omega}$ 전단응력이동 모델이 결합된 유한체적법과 함께 사용하였다. 다음과 같이 3개의 경우에 대해 해석을 수행하였다. 연료와 공기로 구성된 단일 혼합층, 연료와 공기 사이에 불활성 기체층이 끼어있는 2단 혼합층, 그리고 연료와 공기 사이에 차가운 연료층이 끼어있는 2단 혼합층. 수치해석은 중간 기체층이 1, 2, 4 mm 인 경우에 대하여 수행되었다. 기체층의 총 두께는 4 cm이다. 불활성기체층이 2, 4 mm인 경우와 저온의 연료층이 4 mm인 경우에 단일 혼합층의 경우보다 연소영역이 확대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.955-966
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• 2009

초음속 유동장 내의 축대칭 기저유동에 DES 기법을 적용하였다. 이 기법은 RANS 모드에서는 Spalart-Allmaras (S-A) 난류 모델을 사용하고, Large-eddy simulation (LES) 모드에서는 부격자 모델을 기반으로 하고 있다. LES 보다 비교적 적은 비용을 갖는 DES 기법을 사용하여 기저 유동장과 기저 압력을 정교게 예측할 수 있었다. 기저유동의 정확한 예측을 위해 경계층 두께, 운동량 두께, 표면마찰과 같은 기저 가장자리 유동 물성치를 Dutton 등의 실험과 비교하였다. DES는 하류영역에서의 전단층 말림, 큰 에디 운동, 재순환영역 내의 작은 에디 운동 같은 비정상 난류 운동의 물리적 현상을 잘 모사 하였다. 또한, 경험상수 $C_{DES}$ 1.2를 사용한 현재 결과가 일반적인 경험상수 $C_{DES}$ 0.65에 비해 실험과 잘 일치함을 보여준다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2002년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.337-345
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• 2002

The present study addresses a computational result of unsteady gas flow through a critical nozzle. The axisymmetric, unsteady, compressible, Wavier-Stokes equations are solved using a finite volume method that makes use of the second order upwind scheme for spatial derivatives and the multi-stage Runge-Kutta integral scheme for time derivatives. The steady solutions of the governing equation system are validated with the previous experimental data to ensure that the present computational method is valid to predict the critical nozzle flows. In order to simulate the effects of back pressure fluctuations on the critical nozzle flows, an excited pressure oscillation with an amplitude and frequency is assumed downstream of the exit of the critical nozzle. The results obtained show that for low Reynolds numbers, the unsteady effects of the pressure fluctuations can propagate upstream of the throat of critical nozzle, and thus giving rise to the applicable fluctuations in mass flow rate through the critical nozzle, while for high Reynolds numbers, the pressure signals occurring at the exit of the critical nozzle do not propagate upstream beyond the nozzle throat. For very low Reynolds number, it is found that the sonic line near the throat of the critical nozzle remarkably fluctuateswith time, providing an important mechanism for pressure signals to propagate upstream of the nozzle throat, even in choked flow conditions. The present study is the first investigation to clarify the unsteady effects on the critical nozzle flows.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제19권3호
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• pp.207-214
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• 2002

인공위성 추진시스템의 액체연료(Hydrazine) 비정상유동 해석을 통해 연료공급 시스템내 유압특성이 유도된다. 정상상태 연소의 경우 연료유동량은 일정하나, 추력기밸브가 갑자기 닫히면 배관내 압력은 초기 탱크압력보다 높아진다. 결국 배관내 유압은 비정상상태가 되며, 유압 및 유량은 맥동현상을 보인다. 만약 상승압력이 너무 크게 되면, 추진제(연료)가 폭발분해를 일으키며, 추력기밸브 기능에 손상을 입힐 수 있고, 하이드라진 연료의 초음속 연소현상이 발생할 가능성이 있다. 또한 반사된 충격파로 인해 압력변환기의 감도저하 및 오작동을 유발하기도 한다. 위성의 추진시스템 설계시 비정상연료의 해석이 선행되어야 하며, 본 논문에서는 여러 설계인자에 대한 연료배관내 유압특성을 MOC 유동해석을 통해 제시하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권1호
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• pp.9-16
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• 2005

제트베인은 로켓추진기관의 발사초기 자세제어와 조정 안정성의 확보를 위해 로켓노즐 출구부에 장착되어지며, 발사 수초 후까지 연소가스와의 접촉으로 인해 구동부를 가열시키고, 그 자체도 화학적 혹은 기계적으로 삭마된다. 본 연구는 제트베인의 열해석을 위한 기초연구로서 균일 초음속 유동장내에 위치한 단일 제트베인으로의 열전달 특성 해석을 수행하여 보았다. 경계층 적분법과 유한차분법의 연립해석이 이루어 졌으며, 벽근방에서 도출된 경계조건을 바탕으로 베인 내부의 비정상 열전도 해석도 수행되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.321-327
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• 2008

초음속 디퓨져를 사용하는 고도모사 장치에서 기존에 연구되었던 일정단면적 형태를 개선해 2차 목 형태 디퓨져의 효과를 고찰하였다. 기 수행 된 일정단면적 디퓨져 정상상태 해석 결과 및 공압시험 데이터를 바탕으로 본 연구의 해석방법을 검증하고, 2차목에 의한 효과를 정량화시키기 위해 노즐전압력과 2차목 면적에 따른 시동성능과 진공챔버압력 변화에 관하여 해석하였다. 일정단면적 디퓨져 내부 벽면 및 중심축을 따른 압력데이터 비교에서 일치하는 거동을 확인했으며, 2차목의 사용에 의해 시동을 위한 노즐 전압력이 현저히 낮아짐을 알 수 있었다. 저팽창비 노즐 사용으로 인하여 2차목에 의한 진공챔버 내 압력 변화는 거의 없음을 관찰하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제3권1호
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• pp.1-8
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• 1999

풍전압력비와 2차 제트 분사구 위치에 따른 2차분사 추력방향 제어(SITVC: secondary injection thrust vector control) 성능특성 변화를 수치해석하였다. 2차 제트 분사에 의해 간섭된 수축-팽창노즐 내부의 초음속유동장을 대상으로 3차원 비정상 오일러 방정식을 내재적으로 근사인자분해된 Beam과 Warming의 방법을 사용하여 차분하였으며, 2차 분사 제트에 의한 추력비 비추력비 및 전향각에 대한 성능변화를 고찰하였다. 연구결과 측추력과 비추력비는 2차 분사 질량유량에 비래하여 증가하는 반면, 비추력 성능은 감소되어 2차 분사 질량유량이 적을 수록 추력 성능손실이 적어지는 것으로 나타났다. 또한 동일한 전압력비에 대하여 2차 제트 분사위치가 노즐의 하류에 위치할수록 고속기 주유동과의 간섭에 의한 강한 충격파로 인하여 측추력과 측비추력의 증가와 함께 추력방향 제어성능이 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.53-62
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• 2006

초음속 주 유동으로의 수직분사에 의해 생성되는 2차원 정상상태 유동장에 대한 수치모사를 수행하였다. 난류효과를 위해서 무차원 벽면거리($y^+$)를 고려한 2방정식 k-${\omega}$ SST 모델을 사용하였다. 또한 격자계에 따른 오차범위를 나타내는 방법으로 GCI(Gird Convergence Index)를 사용하여 해의 수렴성을 측정하였다. 표면 압력분포, 박리거리, 침투높이 등에 대해 실험결과 및 다른 난류모델을 이용한 결과들과 비교하였다. k-${\omega}$ SST 난류모델은 낮은 압력비에 대해서 표면 압력분포 및 박리거리 등을 정확하게 예측하였다. 그러나 압력비가 증가함에 따라 수치적 예측이 실험결과와 차이를 보이고 있다. 상기한 모든 결과는 격자계에 따른 해의 수렴성의 오차범위 1% 이내에서 측정되었다.