• 제목/요약/키워드: Supersonic inlet

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원추 유동 해와 최적화 기법을 이용한 축대칭 초음속 흡입구의 예비 설계 (Preliminary Design for Axisymmetric Supersonic Inlet using Conical Flow Solution and Optimization Technique)

  • 정석영
    • 한국항공우주학회지
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    • 제34권9호
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    • pp.11-19
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    • 2006
  • 초음속 축대칭 흡입구의 형상 설계를 위하여 원추 유동 해법과 충격파 근사 기법을 기반으로 하고 구배 기반의 최적화 기법을 이용한 설계 프로그램을 개발하였다. 압력 회복률과 항력을 고려한 두 가지 목적 함수에 대하여 충격파 위치와 카울의 형상, 흡입관 목 면적 등에 대한 제한 조건 등을 고려하여 여러 운용 조건에 대해 흡입구 설계를 수행하였다. 최적 설계를 위하여 압력 회복률과 항력을 동시에 고려한 목적 함수를 제안하고 압력 회복률만을 고려하여 설계된 흡입구 형상과 비교하였다. 설계된 결과는 전산 유체 역학을 이용한 비점성/점성 유동 해석으로부터 산출된 흡입구 성능 결과와 비교하여 검증하였으며 예측된 성능이 계산된 결과와 잘 일치하였다.

Numerical simulations of convergent-divergent nozzle and straight cylindrical supersonic diffuser

  • Mehta, R.C.;Natarajan, G.
    • Advances in aircraft and spacecraft science
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    • 제1권4호
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    • pp.399-408
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    • 2014
  • The flowfields inside a contour and a conical nozzle exhausting into a straight cylindrical supersonic diffuser are computed by solving numerically axisymmetric turbulent compressible Navier-Stokes equations for stagnation to ambient pressure ratios in the range 20 to 34. The diffuser inlet-to-nozzle throat area ratio and exit-to-throat area ratio are 21.77, and length-to-diameter ratio of the diffuser is 5. The flow characteristics of the conical and contour nozzle are compared with the help of velocity vector and Mach contour plots. The variations of Mach number along the centre line and wall of the conical nozzle, contour nozzle and the straight supersonic diffuser indicate the location of the shock and flow characteristics. The main aim of the present analysis is to delineate the flowfields of conical and contour nozzles operating under identical conditions and exhausting into a straight cylindrical supersonic diffuser.

패브리-초킹을 이용한 환형분사 초음속 이젝터 부유동 압력 예측 (Estimation of Secondary Flow Pressure of an Annular Injection Type Supersonic Ejector Using Fabri-Choking)

  • 김세훈;진정근;권세진
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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    • pp.405-408
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    • 2005
  • 혼합챔버 내에서 패브리-초킹(Fabri-chocking)이 발생한다는 가정을 이용하여 이차목을 갖는 환형분사 초음속 이젝터의 이론 해석을 수행하였다. 부유동 압력을 예측하기 위해 혼합챔버 입구에서 패브리-초킹면 사이를 비혼합이론(non-mixing theory)을 이용하여 계산하였다. 혼합챔버의 수축각에 의해 발생하는 깔때기 모양의 경사충격파를 이차원 경사충격파로 모사하였고, 패브리-초킹면의 주유동에만 영향을 미친다고 가정하였다. 그 결과 혼합챔버의 수축각이 4도보다 작은 조건에서 실험값을 잘 예측하는 것을 확인하였다.

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Study of the Supersonic Ejector-Diffuser System with a Mixing Guide Vane at the Inlet of Secondary Stream

  • ;;김희동
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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    • pp.182-186
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    • 2011
  • Ejector-diffuser system has long been used in many diverse fields of engineering applications and it has advantages over other fluid machinery, because of no moving parts and structural simplicity. This system makes use of high-pressure primary stream to entrain the low-pressure secondary stream through pure shear actions between two streams. In general, the flow field in the ejector-diffuser system is highly complicated due to turbulent mixing, compressibility effects and sometimes flow unsteadiness. A fatal drawback of the ejector system is in its low efficiency. Many works have been done to improve the performance of the ejector system, but not yet satisfactory, compared with that of other fluid machinery. In the present study, a mixing guide vane was installed at the inlet of the secondary stream for the purpose of the performance improvement of the ejector system. A CFD method has been applied to simulate the supersonic flows inside the ejector-diffuser system. The present results obtained were validated with existing experimental data. The mixing guide vane effects are discussed in terms of the entrainment ratio, total pressure loss as well as pressure recovery.

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패브리 초킹을 이용한 환형분사 초음속 이젝터의 부유동 압력 예측 (Estimation of Secondary Flow Pressure of an Annular-Injection-Type Supersonic Ejector Using Fabri Choking)

  • 김세훈;권세진
    • 한국추진공학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.61-66
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    • 2005
  • 혼합챔버 내에서 패브리 초킹(Fabri choking)이 발생한다는 가정을 이용하여 이차목을 갖는 환형분사 초음속 이젝터의 이론 해석을 수행하였다. 부유동 압력을 예측하기 위해 혼합챔버 입구에서 패브리 초킹면 사이를 비혼합 이론(non mixing theory)을 이용하여 계산하였다. 혼합챔버의 수축각에 의해 발생하는 깔때기 모양의 경사충격파를 이차원 경사충격파로 모사하였고, 패브리 초킹면의 주유동에만 영향을 미친다고 가정하였다. 또한 패브리 초킹면의 주유동 압력과 부유동 압력이 같다는 물리적인 제한조건을 사용하였다. 그 결과 혼합챔버의 수축각이 4도보다 작은 조건에서 실험값을 잘 예측하는 것을 확인하였다.

진공 이젝터 시스템의 유동 컨트롤 (Flow Control in the Vacuum-Ejector System)

  • ;김희동
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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    • pp.321-325
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    • 2010
  • Supersonic ejectors are simple mechanical components, which generally perform mixing and/or recompression of two fluid streams. Ejectors have found many applications in engineering. In aerospace engineering, they are used for altitude testing of a propulsion system by reducing the pressure of a test chamber. It is composed of three major sections: a vacuum test chamber, a propulsive nozzle, and a supersonic exhaust diffuser. This paper aims at the improvement of ejector-diffuser performance by focusing attention on reducing exhaust back flow into the test chamber, since alteration of the backflow or recirculation pattern appears as one of the potential means of significantly improving low supersonic ejector-diffuser performance. The simplest backflow-reduction device was an orifice plate at the duct inlet, which would pass the jet and entrained fluid but impede the movement of fluid upstream along the wall. Results clearly showed that the performance of ejector-diffuser system was improved for certain a range of system pressure ratios, whereas the orifice plate was detrimental to the ejector performance for higher pressure ratios. It is also found that there is no change in the performance of diffuser with orifice at its inlet, in terms of its pressure recovery. Hence an appropriately sized orifice system should produce considerable improvement in the ejector-diffuser performance in the intended range of pressure ratios.

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사각 단면 노즐을 장착한 초음속 터빈유동장의 수치해석 (Numerical Analysis for a Supersonic Turbine having Square Section Nozzles)

  • 박편구;정은환;김진한
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제14권1호
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    • pp.55-60
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    • 2011
  • Numerical analyses of a turbine redesigned to achieving the weight reduction by equipping square nozzles and the original turbine have been conducted and the results have been compared. The results show that the turbine with square section nozzles has more even flow distribution at the first row rotor inlet and less inactive areas but the loss induced by wake is increased. Despite the wake loss, the newly designed turbine shows better performance than the original one. It has also been found that the turbine performance can be improved by reshaping its stator and second row rotor.

노즐 챔버 형상이 부족팽창 스월제트 유동에 미치는 영향에 관한 연구 (The Influence of the Supply Chamber Configuration on Under-Expanded Swirling Jets)

  • 김중배;이권희;토시아키세토구치;김희동
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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    • pp.586-591
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    • 2003
  • The present study addresses experimental results to investigate the effect of the jet supply chamber configuration on the sonic/supersonic swirling jets, as the case study. The experiment is carried out using the convergent nozzle with a various different chamber configurations upstream the nozzle throat, which is composed of four tangential inlet holes for the swirling flows. The jet pressure ratio is varied between 3.0 and 7.0. The sonic/supersonic swirling jet flows are specified by the pitot impact and static pressure measurements and visualized using the Shadowgraph method. The results show that the major structures of the sonic/supersonic swirling jet are strongly influenced by the jet supply chamber.

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축대칭 초음속 흡입구 주위의 저주파수 및 고주파수 버즈(Buzz)에 대한 수치모사 (NUMERICAL SIMULATIONS OF LOW- AND HIGH-FREQUENCY BUZZ AROUND AN AXISYMMETRIC SUPERSONIC INLET)

  • 곽인근;이남훈;공효준;이승수
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.78-84
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    • 2013
  • In this paper, numerical simulations of both low- and high-frequency buzz phenomena at the throttle ratios (T.R.) in Nagashima's experiment are performed. The dominant frequencies of the low-and high-frequency buzz in the experiment are about 109 Hz with T.R.=0.97 and 376 Hz with T.R.=0.55, respectively. An axisymmetric solver with the S-A turbulence model is used for the simulations, and DFT(Discrete Fourier Transform) on pressure histories is conducted for the buzz frequency analysis. In the present simulations, the free-stream Mach number and the Reynolds number based on the inlet diameter are 2 and $10^7$, respectively. Both the low- and high-frequency buzz phenomena are accomplished without the changes in the grid topology. The dominant frequency of the simulation is about 125 Hz with T.R.=0.97, while it is 399 Hz with T.R.=0.55.

이중모드 스크램제트 엔진 Flowpath 해석 연구 (A Analysis Study of Dual-Mode Scramjet Engine Flowpath)

  • 변종열;안중기
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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    • pp.277-284
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    • 2017
  • 본 연구는 이중모드 스크램제트 엔진의 흡입구, isolator, 연소기, 노즐에서의 flowpath 유동특성에 대한 해석적 연구결과이다. 이중모드 스크램제트 엔진의 설계와 성능을 파악하기 위해서는 공력, 열역학적 특성, 추진 그리고 전체 시스템에 대한 성능 모델과 해석 도구의 개발이 반드시 요구된다. 본 연구에서는 이중모드 스크램제트 엔진의 각 구성품인 흡입구, isolator, 연소기, 노즐에 대한 해석 모델을 정립하고, 개발된 해석 도구를 사용하여 이중모드 스크램제트 엔진의 성능특성을 파악해 보았다.

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