Accurate assessment of the effect of jet plume on the boattail pressure drag of transonic airbreathing missiles is very important to reduce drag and to satisfy the flight range and the required maneuver. Numerical results of drag analysis for boattail and base pressures due to jet plume are presented considering the turbulence modeling. Drag assessment due to the size of jet plume, the conditions of the exhaust gas, the configurations of the boattail, and transonic mach numbers is included.
화염에 의한 종방향 공력 특성의 변화를 해석하기 위하여 고형 화염 모형을 이용한 풍동 시험과 고형 화염 모형과 제트 화염 모델을 이용한 난류 유동 수치 해석을 실시하였다. 화염 경계면 근사 가법을 이용하여 산출한 형상을 본떠 화염 모형을 제작하였으며 제트 화염 모델링 기법을 이용하여 공기와 실제 화염의 열역학적 차이로 인한 오차를 보정한 공기 제트 화염을 생생하였다. 화염과 외부 공기의 간섭에 대해 난류 모델간의 비교를 통하여 정확도와 격자 의존성 등에서 Spalart-Allmaras 모델이 좋은 결과를 주었다. 수치 해석을 통하여 고형 화염 모형과 제트 화염의 차이를 분석하였으며, 실제 비행 시험에 대한 화염 영향을 분석하기 위하여 연소실과 대기 압력 비와 레이놀즈수에 따른 변화를 해석하였다.
ON-OFF 제트를 사용하여 plume의 주기성이 천장아래에 형성되는 연층에 미치는 정성적인 영향을 파악하였다. 사용된 연기는 가열에 의해 증발된 kerosene 입자를 섞은 질소가스이다. Laser sheet에 의해 산란된 유동장의 순간 상들은 디지털 비디오 카메라에 의해 녹화되었다. ON-OFF 제트와 연속제트의 연층형성 과정을 비교하므로서 화원근처에 형성되는 연층은 plume과 천장의 주기적인 충돌에 의해 지배됨을 확인하였다. 또한 plume의 주기적인 충돌은 연층을 두껍게하며, back-flow를 일으킴을 확인하였다.
배기플룸 주위에 물을 분사할 경우 배기플룸에서 방출되는 장파장 적외선에 대한 특성을 알기 위하여 실험적인 방법으로 연구를 수행하였다. 배기플룸을 생성하기 위하여 마이크로 제트엔진을 사용하였으며, 배기노즐 주위에 8개의 물 분사노즐을 배치하였다. 물을 배기플룸과 평행하게 분사하여 배기플룸을 감싸거나, 또는 배기플룸 내에 물을 분사하는 두 가지 분사각도를 적용하였다. 장파장 적외선 신호 측정결과 물을 배기플룸과 평행하게 분사할 경우 물 분사유량에 따라 적외선 신호는 감소되었다. 배기플룸 내에 물을 분사할 경우, 적외선 신호는 배기플룸만 분사하는 경우보다 오히려 큰 값을 나타내는 것으로 측정되었다.
Viscous solutions of supersonic jet impinging on a flat wall in a confined plenum are simulated using three-dimensional Navier-Stokes solver. A confined plenum was designed for simulating the missile launch and analyzing the behavior of the exhaust plume, which were accompanied by complex flow interactions with shock and boundary layer. Concerns of this paper are to show accurate simulation of internal flow in confined plenum and to demonstrate the jet flow structure when the jet interacts with a small opening on the side. Objectives of this numerical simulation are to understand the effect of changing the plume exit area of the plenum. Pressure and temperature rise at certain position in the plenum are traced and compared with test data.
A study on the fire and smoke behavior on experiments and analysis through STAR-CD in using about behavior analysis of the smoke. Kerosene of 3L in using on the experimental garden of 30cm in diameter same applies to heat release rate(HRR), buoyant force by Plume can be calculated at a rate of 1m/s. The result of experiment in average of velocity were 0.29m/s, and interpreted result were 0.28m/s. Besides, it is proved by interpreted that behavior of smoke movement can be not observed in the experiment. After smoke is Plume increased, ceiling-jet in formation being descend in smoke layer will be more thick smoke layer, and then vertical wall is collapsed in formation of wall-jet being descend. It is defined that smoke layer is more thick through descending course in wall-jet and ceiling-jet.
본 연구에서는 초음속 자유유동과 제트 플룸 간의 간섭에 관련된 유동현상들을 수치해석적 방법을 이용하여 고찰하였다. 수치계산은 유한체적법으로 이산화한 압축성 mass-averaged Navier-Stokes 방정식에 표준 $k-{\omega}$ 난류모델을 적용하여 수행하였으며, 계산에 사용된 모델은 음속노즐을 가지는 동체후미부 만으로 단순화하였다. 수치계산결과는 플룸압력비, 기류마하수 및 베이스 직경이 플룸의 부족팽창에 의해서 동체후미부 상에 발생하는 plume-induced shock wave의 위치에 주는 영향에 대하여 주로 기술하였다.
A crossed beam scattering of a $Pb(ZrxTi1-x)O_3plume$ and an oxygen jetwas studied by using a time-of-flight quadrupole mass spectroscopy. Both simple collisions and reactive scatterings had significant effects on the transportand energetics of ions in the plume. Relative enrichment of metal and metal oxide ions was also changed with the oxygen pulse because of the differences in the mass and chemical properties of the ions. In particular, an anomalous increase ofPb+ ions was observed as the oxygen jet crossed the plume at high laserfluences, while the signal magnitudes of alI other ions were reduced. This originates from the fact that PbO+ ions dissociate easily to liberate Pb+ ions inthe plume since the bond energy of PbO+ is as low as 2.2 eV.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제3권2호
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pp.67-75
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2002
In the course of missile system design, jet plume impingement is encountered in designing airframe as well as launchers, requiring careful investigation of its effect on the system. In the present paper, recent works on such topic are presented to demonstrate usefulness of CFD results in helping design the hardware. The jet impinging flow structure exhibits such complex nature as shock shell, plate shock and Mach disk depending on the flow parameters. The main parameters are the ratio of the jet pressure to the ambient pressure and the distance between the nozzle and the wall. In the current application, the nozzle contour and the pressure ratio are held fixed, but the jet impinging distance is varied to illuminate the characteristics of the jet plume with the distance. The same methodology is then applied to a complex vertical launcher system (VLS), capturing its flow structure and major design parameter. These applications involving jets are thus hoped to demonstrate the usefulness and value of CFD in designing a complex structure in the real engineering environment.
본 연구는 초음속 로켓 제트 후류 전산음향 해석에 소요되는 해석 시간을 줄이기 위해 수행되었다. 해석 시간을 줄이기 위한 방안으로 초음속 제트 후류를 2차원 축대칭 문제로 가정하고 전산음향 해석을 수행하였다. 전산음향 해석 결과, 음향하중 계측 결과와 유사한 결과를 보였다. 본 연구를 통해 2차원 축대칭 전산해석을 이용하여 초음속 로켓 제트 후류의 음향하중 예측이 가능함을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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