• 대한기계학회논문집B
• /
• 제26권7호
• /
• pp.951-958
• /
• 2002

Rapid expansion of a moist air or a stream through a supersonic nozzle often leads to non-equilibrium condensation shock wave, causing a considerable energy loss in flow field. Depending on amount of latent heat released due to non-equilibrium condensation, the flow is highly unstable or a periodical oscillation accompanying the condensation shock wave in the nozzle. The unsteadiness of the condensation shock wave is always associated with several kinds of instabilities as well as noise and vibration of flow devices. In the current study, a passive control technique using a porous wall with a plenum cavity underneath is applied for the purpose of alleviation of the condensation shock oscillations in a transonic nozzle. A droplet growth equation is coupled with two-dimensional Navier-Stokes equation system. Computations are carried out using a third-order MUSCL type TVD finite-difference scheme with a second-order fractional time step. An experiment using an indraft wind tunnel is made to validate the present computational results. The results show that the oscillations of the condensation shock wave are completely suppressed by the current passive control method.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제14권5호
• /
• pp.1311-1319
• /
• 1990

본 연구에서는 작동유체로서 습증기와 거동이 유사한 습증기를 대기흡입식 간 헐 초음속 풍동을 이용하여, 팽창율이 일정한 노즐을 통하여 팽창시키는 경우에 대하 여 비평형 응축영역내 입치하는 경우에 대하여, 정체점 상태량의 변화에 기인되는 응 축 및 응축형격파가 경사형격파의 형상과 변화에 미치는 영향을 다음의 관점으로부터 연구하였다.

• 한국가시화정보학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.34-42
• /
• 2019

Aerodynamic characteristics for a launch vehicle are numerically analyzed with various conditions. The local drag coefficients are high at the nose of the launch vehicle in subsonic region and on the main body in supersonic region because of the induced drag and the wave drag, respectively. The drag coefficients show the similar trend with the angle of attack except zero degree. However, the more the angle of attack increases, the more dependent on the Mach number the lift coefficient is. The body rotation for the flight stability destroys the vortex pair formed above the body opposite to the flight direction, so the flow fields are more or less complicated. The drag coefficient of the launch vehicle at sea level is about three times larger than that at altitude 7.2 km. And the thrust jet at the nozzle causes to reduce the drag coefficient compared with the jetless transonic flight.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제14권4호
• /
• pp.456-465
• /
• 2000

An experiment was conducted to investigate the aerodynamic losses of high pressure steam turbine nozzle (526A) subjected to a large range of incident angles ($-34^{\circ}\;to\;26^{\circ}$) and exit Mach numbers (0.6 and 1.15). Measurements included downstream Pitot probe traverses, upstream total pressure, and end wall static pressures. Flow visualization techniques such as shadowgraph and color oil flow visualization were performed to complement the measured data. When the exit Mach number for nozzles increased from 0.9 to 1.1 the total pressure loss coefficient increased by a factor of 7 as compared to the total pressure losses measured at subsonic conditions ($M_2<0.9$). For the range of incidence tested, the effect of flow incidence on the total pressure losses is less pronounced. Based on the shadowgraphs taken during the experiment, it' s believed that the large increase in losses at transonic conditions is due to strong shock/ boundary layer interaction that may lead to flow separation on the blade suction surface.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 1998년도 춘계 학술대회논문집
• /
• pp.35-42
• /
• 1998

Time marching algorithms applied to compressible Navier-Stokes equation have a convergence problem at low Mach number. It is mainly due to the eigenvalue stiffness and pressure singularity as Mach number approaches to zero. Among the several methods to overcome the shortcomings of time marching scheme, time derivative preconditioning method have been used successfully. In this numerical analysis, we adopted a preconditioner of K.H. Chen and developed a two-dimensional, axisymmetric Navier-Stokes program. The steady state driven cavity flow and backward facing step flow problems were computed to confirm the accuracy and the robustness of preconditioned algorithm for low Mach number flows. And the transonic and supersonic flows insice the JPL axisymmetric nozzle internal flow is exampled to investigate the effects of preconditioning at high Mach number flow regime. Test results showed excellent agreement with the experimental data.

• 한국추진공학회지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.51-57
• /
• 2012

고속의 제트에서 기저압력은 유체역학 및 실용적 공학 적용의 관점으로 매우 중요한 분야중의 하나로 다루어져 왔다. 현재까지 비압축성 유동의 기저압력 특성들은 비교적 상세하게 알려져 있다. 하지만 천음속 혹은 초음속에서의 기저압력은 압축성 효과 및 충격파 발생으로 인해 매우 다르게 나타난다. 본 연구에서는 이러한 천음속 혹은 초음속에서의 기저압력특성에 관한 이해를 위해 선행된 실험 연구 결과를 바탕으로 수치해석적 연구를 수행하였다. 간단한 오리피스를 사용하여 기저 압력 조절하는 것에 주안점을 두었다. 기저 압력에 영향을 미치는 유동변수의 적용으로 여러 형태의 초음속 제트 플룸을 분석하였다. 선행된 실험결과를 모사하여 수치해석 기법의 타당성을 조사하였으며, 계산된 기저압력과 오리피스의 유출계수에 관하여 논의하였다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제19권9호
• /
• pp.2283-2296
• /
• 1995

Experiments of normal shock wave/turbulent boundary layer interaction were conducted in a supersonic diffuser. The flow Mach number just upstream of the normal shock wave was in the range of 1.10 to 1.70 and Reynolds number based upon the turbulent boundary layer thickness was varied in the range of 2.2*10$^{[-994]}$ -4.4*10$^{[-994]}$ . The wall pressures in streamwise and spanwise directions were measured for two test cases, in which the turbulent boundary layer thickness incoming into the supersonic diffuser was changed. The results show that the interactions of normal shock wave with turbulent boundary layer in the supersonic diffuser can be divided into three patterns, i.e., transonic interaction, weak interaction and strong interaction, depending on Mach number. The weak interactions generate the post-shock expansion which its strength is strong as the Mach number increases and the strong interactions form the pseudo-shock waves. From the spanwise measurements of wall pressure, it is known that if the flow Mach number is low, the interacting flow fields essentially appear two-dimensional, but they have an apparent 3-dimensionality for the higher Mach numbers.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제32권8호
• /
• pp.118-128
• /
• 2004

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.

• 한국추진공학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.97-102
• /
• 2013

초고속 비행체에 적용 가능한 소모성 터빈엔진 개발을 위한 사전연구를 수행하였다. 엔진 요구도 결정을 위한 가상 운용임무형상을 선정한 후, 유사급 엔진과 참고문헌 등을 통해 확보된 설계변수 값을 활용하여 설계점 해석을 수행하였는데, 해면고도, 마하수 1.2 조건에서 터빈입구온도 3,600 R에 대한 설계점 계산결과, 비추력 2,599.4 ft/s, 비연료소모율 1.483 lb/(lb*h)이 예측되었다. 두 가지 임무형상에 대한 엔진 성능해석결과로부터 엔진 최대 순추력을 결정하는 설계변수는 천음속 및 낮은 초음속영역에서는 터빈입구온도, 높은 초음속 영역에서는 압축기 출구온도임을 확인하였다. 이밖에도 단순, 저가, 경량의 터빈엔진형상으로 축류형 다단압축기와 직류형 연소기, 1단 축류터빈, 고정 수축팽창 노즐이 적용된 단순터보제트엔진을 제시하였다.