• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
• /
• pp.968-969
• /
• 2011

본 연구에서는 고고도 모사용 2차목 초음속 디퓨져의 특성을 알아보았고 작동 원리를 고찰하였다. STED의 경우 원통형 디퓨져보다 효율적으로 진공환경을 모사할 수 있는 것으로 알려져 있으므로 STED를 해석하였다. STED의 경우 디퓨져의 직경이 노즐 출구보다 크므로 노즐 배기는 디퓨져의 입구에 맞게 팽창되므로 그에 따라 배압이 감소함을 알 수 있었고 최초의 충격파가 보다 강도가 낮은 경사충격파로 바뀌면서 그에 따라 압력이 회복되어 디퓨져가 작동됨을 알 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
• /
• pp.2642-2647
• /
• 2008

Starting characteristics of the axi-symmetric supersonic exhaust diffuser(SED) with a second throat are numerically investigated. Main purpose of this study is to predict theoretical starting pressure of STED using 1-D normal shock theory and to present the range of optimum starting pressure through parametric study with essential design parameters of STED influencing on starting performance. Renolds-Average Navier-Stokes equations with a standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model incorporated with standard wall function are solved to simulate the diffusing evolutions of the nozzle plume. Minimum(optimum) starting pressure difference of $20{\sim}25%$ between 1-D theory and experimental evidences validated from previous results[5] is also applied to predict those in this system. The analysis results indicate that dominant parameters for diffuser starting in this system is diffuser expansion ratio($A_d/A_t$), which has optimum value 120 and second throat area ratio($A_d/A_{st}$), which has optimum range $3.3{\sim}3.5$.

• 한국추진공학회지
• /
• 제18권5호
• /
• pp.70-78
• /
• 2014

고고도 모사를 위한 초음속 이차목 디퓨저의 유동 및 열전달 특성에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 디퓨저의 유동 특성에 영향을 주는 작동압력과 형상을 변화시켜 유동 특성과 냉각 특성을 파악하였다. 냉각이 없는 경우 디퓨저가 시동 된 후, 디퓨저 벽과 아음속 구간에서 3,000 K 이상의 고온 구간이 나타났다. 디퓨저에 냉각 시스템을 추가하면 벽면 근처가 냉각되면서 유속이 빨라져 유동 길이가 길어지고 유동 박리와 함께 압력 회복이 급격해진다. 디퓨저 내부에 압력 변화를 가져오는 유동 현상과 함께 heat flux의 경향도 유사하게 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.346-351
• /
• 2017

본 연구에서는 램 구조물의 각도와 노즐 면적 대비 램 구조물 면적비의 변화에 따른 이차목 디퓨저의 유동 특성에 대한 수치적 연구를 진행하였다. 램 구조물 각도가 증가함에 따라 램 구조물에서 경사 충격파가 강하게 발생하여 모사할 수 있는 고도가 낮아지고 이차목에서의 압력 회복 지점이 뒤로 밀리는 것을 확인하였다. Blockage Ratio가 증가함에 따라 램 구조물 뒤쪽에서 발생하는 재순환 영역이 커지고, 디퓨저 수축부에서 박리가 발생하고, 모사 고도에는 영향이 없다는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권9호
• /
• pp.563-570
• /
• 2017

본 연구에서는 이차목 디퓨저의 배압에 따른 특성과 디퓨저 내부의 유동을 확인하기 위해서 실험과 수치해석을 통하여 살펴보았다. 디퓨저의 배압($P_a$)조건을 모사하기 위해 이젝터를 사용하였으며, 디퓨저와 이젝터는 상온 고압기체질소를 사용하였다. 그 결과, 노즐전단압력($P_0$)이 동일할 때 배압($P_a$)을 낮추어 압력비($P_0/P_a$)를 높게 할수록 압력회복이 디퓨저 후단에서 이루어짐을 확인하였다. 노즐전단압력($P_0$)이 다르더라도 압력비($P_0/P_a)$가 동일하다면 디퓨저 내부의 유동특성이 거의 동일함을 확인하였으며, 시동압력비($(P_0/P_a)_{st}$) 또한 일치함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제38권4호
• /
• pp.279-288
• /
• 2014

본 연구에서는 고공 환경 모사를 위하여 2차목 초음속 디퓨저를 Normal Shock Model를 이용하여 설계/제작하였다. 2차목 디퓨저의 주요 설계 변수인 2차목 디퓨저의 길이와 직경 변화에 따른 성능 특성을 고찰하기 위하여, 상온 고압 질소 가스를 이용하여 디퓨저 성능 실험을 수행하였다. 다양한 디퓨저 길이에 따른 실험 결과 2차목 디퓨저의 시동 특성은 디퓨저 입구 길이($L_d$)가 증가함에 따라 아주 미세하게 향상되었으나, 2차목 디퓨저 길이비($L_{st}/D_{st}$)와 확대부 길이($L_s$)의 증가에 따라서는 크게 향상되었다. 또한 다양한 디퓨저 직경 변화에 따른 실험 결과, 시동 압력과 진공 챔버 압력은 모두 이론 설계 면적비($A_d/A_{st}$) 근처에서 가장 우수한 성능을 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
• /
• pp.299-304
• /
• 2008

이차유동이 없는 초음속 디퓨져를 사용하는 고도모사용 지상시험장치의 주요 형상변수인 디퓨져 팽창비 최적설계를 위해 시동특성 측면에서 수치해석을 수행하였다. 기수행 연구에서 검증된 1차원 설계와 실험 결과와의 시동압력 차이 20$\sim$25%를 적용해, 본 연구에서는 최대추력노즐 사양에 대해 시동 가능한 디퓨져 팽창비$(A_d/A_t)$ 범위를 예측했다. 이 구간에서 팽창비 증가에 따른 진공챔버압력의 변화는 미미했으며, 실제 로켓모터의 시동여부 및 연소에 의한 유동정상화 시간을 고려해 팽창비가 결정되었다. 또한, 역설계를 통해 디퓨져 특성곡선을 그려본 결과, 최소(최적) 시동압력은 40기압으로 1차원 설계에 20%를 적용한 시동압력 39.6기압과 거의 일치하는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제38권4호
• /
• pp.321-328
• /
• 2014

고고도 모사를 위한 축소형 디퓨저의 비연소장 조건에서의 성능특성을 수치적으로 파악하였다. 디퓨저 입구길이를 노즐 출구직경과 비교해 0, 50, 100%로 변화 시켰고, 디퓨저 목의 길이는 2차목의 직경과 비교해 3, 5, 6, 7, 8, 12로 다양화하여 해석하고 실제 모사실험 값과 비교하였다. 그 결과 디퓨저의 입구길이가 짧아질수록 plume의 형상은 수축되었다. 또한, 디퓨저의 2차목 길이가 디퓨저 지름의 최소 8배보다 짧으면 내부에 마하디스크가 형성되어 압력의 급격한 상승을 일으킨다. 아음속 디퓨저의 길이는 설계치의 0, 50, 75, 100%로 변화시켜 유동의 변화를 관찰하였고, 길이가 짧아질수록 2차목 내부에 갑작스런 압력 상승을 야기함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.66-72
• /
• 2018

연소가스를 이용하여 압력비와 램 구조물의 형상에 따른 이차목 디퓨저의 성능 특성에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 작동 조건인 압력비 75에서 램 구조물의 각도가 커짐에 따라 유동의 모멘텀 감소로 인해 진공실 압력이 상승하였다. 또한, 램 구조물의 반각 $15^{\circ}$, 폐색율 15%일 때, 디퓨저는 압력비 36과 37 사이에서 시동되었다. 이를 토대로 다양한 압력비와 램 구조물 형상에 따른 최적의 램 구조물 형상은 반각 $5{\sim}20^{\circ}$, 폐색율 15~40%로 판단된다.