• 제목/요약/키워드: S-shaped duct

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압축기용 S형 덕트 유동에 대한 수치해석적 연구 (Numerical Studies on the S-Shaped Duct Flow for Compressors)

  • 최창호;노준구;김진한
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제7권4호
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    • pp.40-46
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    • 2004
  • This paper is concerned with the numerical analyses of an S-shaped duct for the inter-channel between compressor spools. For the compactness and lightweight of an engine, the length of the S-shaped duct is desired to be minimized. Shortening the S-shaped duct, however, flow separation is likely to occur. Numerical investigation using a three-dimensional Navier-Stokes flow solver was performed to determine the availability of the minimization of an S-shaped duct. Computations were performed introducing the experimental data as the inlet flow condition of the OGV in determining the minimum length of the S-shaped duct. Also, the leaning effect of the OGV which assists the flow to turn radially inward was studied adopting mixing-plane method to consider the rotor/OGV interaction.

압축기용 S형 덕트에 대한 수치해석적 연구 (Numerical Studies on the S-Shaped Duct for Compressors)

  • 최창호;노준구;김진한
    • 유체기계공업학회:학술대회논문집
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    • 유체기계공업학회 2003년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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    • pp.621-626
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    • 2003
  • This paper is concerned with the numerical analyses of an S-shaped duct for the inter-channel between compressor spools. For the compactness and lightweight of an engine, the length of the S-shaped duct is desired to be minimized. Shortening the S-shaped duct however, flow separation is likely to occur. Numerical investigation using a three-dimensional Navier-Stokes flow solver has been performed to determine the availability of the minimization of an S-shaped duct. Computations are performed introducing the experimental data as the inlet flow condition of the OGV in determining the minimum length of the S-shaped duct. Also, the leaning effect of the OGV which assists the flow to turn radially inward are studied adopting mixing-plane method to consider the rotor/OGV interaction.

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S자형 환형덕트가 원심압축기 성능에 미치는 영향에 관한 연구 (A Study on the Influence of S Shaped Annular Duct on the Centrifugal Compressor Performance)

  • 정주현;전승배;김승우
    • 한국추진공학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.64-73
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    • 1998
  • 항공기용 엔진에는 압축기단들 사이에 스트럿을 포함하는 S자형 환형덕트가 존재하기도 한다. 이러한 엔진에서 S자형 덕트를 통과하는 유동은 볼록면과 오목면을 따라 가면서 가속과 감속이 이루어지고, 벽면에서의 경계층 성장으로 인해 유로폐쇄량이 증가한다. 이처럼 S자형 덕트의 영향으로 후방에 존재하는 압축기는 불균일한 축방향 속도분포에 따른 영향을 받게 된다. 따라서, 후방 압축기는 전방에 위치한 S자형 덕트의 영향을 충분히 고려하여 설계하여야 한다. S자형 덕트가 미치는 영향을 고려하여 설계된 원심압축기의 성능을 검증하고, S자형 덕트가 원심압축기 성능에 미치는 영향을 파악해보기 위해 압축기 입구에 S자형 환형덕트를 장착한 경우와 원통형 덕트를 장착한 경우에 대해 각각 성능시험을 수행하였다. 시험결과를 통해 입구에 S자형 덕트가 있는 경우에는 없는 경우보다 압축비 및 효율 등 압축기 성능이 저하되고, 쵸킹유량이 감소함을 알 수 있었다. 이러한 성능저하의 원인을 분석하기 위해 S자형 덕트를 포함하는 임펠러의 유동해석을 수행하였으며, 그 결과 성능저하의 원인은, S자형 덕트와 임펠러의 상호작용으로 설계시 예측했던 것보다 인듀서팁에서 상대마하수가 증가하였고, 영각이 감소하였기 때문임을 확인할 수 있었다.

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NURBS를 이용한 S형 천음속 흡입관 최적 설계 (OPTIMAL SHAPE DESIGN OF A S-SHAPED SUBSONIC INTAKE USING NURBS)

  • 이병준;김종암
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.57-66
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    • 2006
  • An optimal shape design approach is presented for a subsonic S-shaped intake using aerodynamic sensitivity analysis. Two-equation turbulence model is employed to capture strong counter vortices in the S-shaped duct more precisely. Sensitivity analysis is performed for the three-dimensional Navier-Stokes equations coupled with two-equation turbulence models using a discrete adjoint method For code validation, the result of the flow solver is compared with experiment data and other computational results of bench marking test. To study the influence oj turbulence models and grid refinement on the duct flow analysis, the results from several turbulence models are compared with one another and the minimum number of grid points, which can yield an accurate solution is investigated The adjoint variable code is validated by comparing the complex step derivative results. To realize a sufficient and flexible design space, NURBS equations are introduced as a geometric representation and a new grid modification technique, Least Square NURBS Grid Approximation is applied With the verified flow solver, the sensitivity analysis code and the geometric modification technique, the optimization of S-shaped intake is carried out and the enhancement of overall intake performance is achieved The designed S-shaped duct is tested in several off-design conditions to confirm the robustness of the current design approach. As a result, the capability and the efficiency of the present design tools are successfully demonstrated in three-dimensional highly turbulent internal flow design and off-design conditions.

경계층 흡입이 S-Duct의 유동 왜곡에 미치는 영향성 연구 (Effect on Flow Distortion of S-Duct by Boundary Layer Suction)

  • 백승용;이지형;조진수
    • 한국항공우주학회지
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    • 제47권1호
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    • pp.17-25
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    • 2019
  • 항공기의 Intake는 공간적 제약 또는 생존성 확보의 이유로 S형태의 곡률을 갖는 덕트를 가진다. 그러나 덕트의 곡률은 2차유동과 유동박리의 발생을 야기하며 불균일한 압력분포 생성의 원인이 된다. 본 연구에서는 RAE M 2129 S-Duct의 형상에 보조 Duct를 적용하여 경계층 흡입을 수행하였다. 경계층 흡입의 위치와 각도를 설계변수로 설정하였으며, 흡입면에서 동일 유량을 흡입하는 조건을 부여하였다. S-Duct의 전산해석 타당성을 검증하기 위하여 Port Side와 Starboard Side의 무차원 압력 분포를 ARA 실험값, 전산해석 값과 각각 비교하여 확인하였다. 본 연구에서는 유동 왜곡을 판단하는 공기역학적 성능인자로 유동 왜곡 계수를 사용 하였으며, 경계층 흡입에 의한 유동박리, 와류, 유량 분포 및 압력 분포를 비교 분석 하였다. 그 결과 경계층 흡입 적용 이전과 비교하여 최대 26.14%의 유동 왜곡 계수 저감 효과를 확인하였다.

입사각에 따른 반원형 입구형상 S-Shaped Intake에 대한 유동특성 연구 (A study on Flow Characteristics of the Semi-Circular inlet S-Shaped Intake at Various Angle of Incidence)

  • 이지형;조진수
    • 융복합기술연구소 논문집
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    • 제5권2호
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    • pp.27-32
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    • 2015
  • Air intakes are an essential component of aircraft engines. They are mainly used to offer uniform airflows to engine faces. Fighter aircraft have to mask the engine face inside the fuselage in order to reduce the Radar Cross Section(RCS). Therefore, offset intakes like a S-Duct are one of promising components for this purpose. During a fight, it is unavoidable that the flow will enter the intakes at some face angles other than zero. In this case, the performance of the aircraft engine will be influenced to the angle of incidence. In this study, the CFD analysis of the semi-circular S-Duct with AR(0.5,0) is performed to investigate the influence of the angle of incidence on the performance of the S-Duct using a distortion coefficient. To consider the adverse pressure gradient, a $k-{\omega}$ SST turbulence model is employed. The secondary flow and flow separation are observed for all computational cases. It is found that the positive incidence angle produces the best performances.

Numerical Study of Three-Dimensional Compressible Flow Structure Within an S-Duct for Aircraft Engine Inlet

  • Cho, Soo-Yong;Park, Byung-Kyu
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제1권1호
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    • pp.36-47
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    • 2000
  • Three-dimensional compressible turbulent flow fields within the passage of a diffusing S-duct have been simulated by solving the Navier-Stokes equations with SIMPLE scheme. The average inlet Mach number is 0.6 and the Reynolds number based on the inlet diameter is $1.76{\times}10^6$ The extended $k-{\varepsilon}$ turbulence model is applied to modeling the Reynolds stresses. Computed results of the flow in a circular diffusing S-duct provide an understanding of the flow structure within a typical engine inlet system. These are compared with experimental wall static-pressure, total-pressure fields, and secondary velocity profiles. Additionally, boundary layer thickness, skin friction values, and streamlines in the symmetric plane are presented. The computed results depict the interaction between the low energy flow by the flow separation and the high energy flow by the reversed duct curvature. The computed results obtained using the extended $k-{\varepsilon}$ turbulence model.

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무인기 S형 흡기구의 단면 형상에 따른 흡기구 성능 특성 (Intake Performance Characteristics according to S-duct Cross-section Shape in UAV)

  • 엄희옥;배지열;이남규;김지혁;남주영;조하나;조형희
    • 한국추진공학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.107-114
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    • 2019
  • 다양한 군용기에서, S자 형상의 디퓨저(흡입구)는 터보팬 엔진의 블레이드가 외부에 노출되는 것을 방지하기 위해 사용된다. 군용 항공기의 흡입구 형상은 F-22와 같은 직사각형, F-16과 같은 초승달모양, MG-25와 같은 타원형 등으로 다양하다. 본 연구에서는 수치해석을 통해 다양한 입구 형상을 갖는 S자 디퓨저의 공력 성능을 평가하였다. 또한, S형 덕트 중단부 단면 형상을 초승달 모양으로 변경하여 공력 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 결과적으로, 공력 성능은 다양한 입구 모양에 따라 압력회복률에 약간의 차이를 보였다. 또한 압력왜곡은 직사각형 입구 형태에서 가장 낮았다. 중간단면의 형상이 타원형에서 초승달 모양으로 변경되었을 때, 전체 압력 회복은 높은 수준을 유지했다. 압력왜곡의 경우 초승달 형의 중간 단면을 갖는 덕트가 타원형 중간 단면 덕트보다 균일한 압력 분포를 나타내었다.

덕트의 설계 조건에 따른 오디오 음향환경 개선에 관한 연구 (A Study on the improvement of the audio acoustic characteristics by the condition of the duct design)

  • 김대근
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2000년도 전력전자학술대회 논문집
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    • pp.70-73
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    • 2000
  • In this paper we conducted research about the speaker's acoustic characteristics by the condition of the duct. It is expanding the bass ton play frequency as interfere two frequencies each other which originate from the speaker's back and front side using duct as attach the duct of round shaped or square at the encloser. This is not making of bass ton range using interference,. The structure of the duct which using the experiment is round shape. And we confirmed that can expand the limit of bass ton play as compare the actual experimental wave that after simulation of play frequency range as lenth change

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Effect of Well Curvature on Curved Duct Flows

  • 홍승규;허기훈;이광섭
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 1997년도 추계 학술대회논문집
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    • pp.131-135
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    • 1997
  • Effect of wall curvature on flow characteristics is studied for mildly and strongly curved duct flows. The ducts are S-shaped, and the flow is partially blocked at the rear of the downstream. The presence of blockage in combination with curvature generates secondary flows on the concave surface; the magnitude of the secondary flow being dependent on the degree of wall curvature. Objectives are to compare the flow structures for mild and strong cases and to illuminate the changes in flow structure as the flow turns. Sensitivity on numerical solutions due to different inflow boundary conditions is also examined.

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