Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2010.11a
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pp.717-722
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2010
Supersonic/Hypersonic wind tunnel is a facility which is intended to test and to observe the physical phenomena around a model by creating supersonic flow in the test section. In designing an airplane, the wind tunnel test is demanded to analyzing aerodynamic characteristics of the model without making a prototype. In this research, the model aerodynamic facility(MAF) is modified for the purpose of increasing running time and its functionality. New pneumatic valves for remote control was installed for safety requirement, and new air tanks was installed on MAF as well. A pipe system is also modified to use those new valves and tanks, and the ceiling and side glasses of the test section are switched to ones with the larger surface area. After the MAF modification, a test is performed at Mach 2, 3 and 4. In this test, shadow graph technique, one of the flow visualization methods, is used to visualize supersonic flow field. The pressure in the settling chamber and working section at Mach 2, 3 and 4 was measured in each case. As a result, the possible model size and running time are obtained.
The purpose of this study is to develop a new Meshless Method to solve 2-D compressible flow problems numerically. This paper includes a revised Least Square method that improves robustness compared with its original version by removing excessive numerical oscillation which occurs when points are randomly distributed. Numerical analyses of hypersonic flow over a blunt body were carried out using the method, then robustness, accuracy and convergence of their results were compared with those obtained from the original method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.7
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pp.1840-1850
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1994
Enhancement of numerical algorithms for low speed compressible flow will be considered. Contemporary time-marching algorithm has been widely accepted and applied as the method of choice for transonic, supersonic and hypersonic flows. In the low Mach number regime, time-marching algorithms do not fare as well. When the velocity is small, eigenvalues of the system of compressible equations differ widely so that the system becomes very stiff and the convergence becomes very slow. This characteristic can lead to difficulties in computations of many practical engineering problems. In the present approach, the time-derivative preconditioning method will be used to control the eigenvalue stiffness and to extend computational capabilities over a wide range of flow conditions (from very low Mach number to supersonic flow). Computational capabilities of the above algorithm will be demonstrated through computation of a variety of practical engineering problems.
Kim, Ikhyun;Lee, Sungmin;Park, Gisu;Lee, Jong Kook
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.3
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pp.425-435
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2017
In this work, an overview of flow diagnosis in a shock tunnel is made by means of using established techniques that are easy to setup, economical to arrange, and simple to measure. One flow condition was considered having Mach number of 6 at the nozzle-exit, regarded as freestream. Measured aerothermodynamic data such as shock wave speed, wall static and total pressures, surface heat flux, and shock stand-off distance ahead of test model showed good agreement with calculation. This study shows an overall procedure of flow diagnosis in a shock tunnel in a single manuscript. Outcomes are thought to be useful in the field of education and also in a preliminary stage of high-speed vehicle design and tests, that need to be performed within a short time with decent accuracy.
The paper evaluates the aerodynamic coefficients on a blunt-nose re-entry capsule with a conical cross-section followed by a cone-flare body. A computer code is developed to solve three-dimensional compressible inviscid equationsfor flow over a Space Recovery Experiment (SRE) configuration at different flare-cone half-angle at Mach 6 and angle of attack up to 5°, at 1° interval. The surface pressure variation is numerically integrated to obtain the aerodynamic forces and pitching moment. The numerical analysis reveals the influence of flare-cone geometry on the flow characteristics and aerodynamic coefficients. The numerical results agree with wind tunnel results. Increase of cone-flare angle from 25° to 35° results in increase of normal force slope, axial forebody drag, base drag and location of centre of pressure by 62.5%, 56.2% and 33.13%, respectively, from the basic configuration ofthe SRE of 25°.
The attitude control of an aircraft is usually fulfilled by means of thrusters at high altitudes. Therefore, the possibility of using also aerodynamic surfaces would produce the advantage of reducing the amount of fuel for the thrusters to be loaded on board. For this purpose, Zuppardi already considered some aerodynamic problems linked to the use of a wing flap in a previous paper. A NACA 0010 airfoil with a trailing edge flap of 35% of the chord, in the range of angle of attack 0-40 deg and flap deflections up to 30 deg was investigated. Computer tests were carried out in hypersonic, rarefied flow by a direct simulation Monte Carlo code at the altitudes of 65 and 85 km of Earth Atmosphere. The present work continues this subject, considering the same airfoil and free stream conditions but two flap extensions of 45% and 25% of the chord and two flap deflections of 15 and 30 deg. The main purpose is to compare the influence of the flap dimension with that of the flap deflection. The present analysis is carried out in terms of: 1) percentage variation of the global aerodynamic coefficients with respect to the no-flap configuration, 2) increment of pressure and heat flux on the airfoil lower surface due to the Shock Wave-Shock Wave Interaction (SWSWI) with respect to the same quantities with no SWSWI or in no-flap configuration, 3) flap hinge moment. Issues 2) and 3) are important for the design of the mechanical and thermal protection system and of the flap actuator, respectively. Under the above mentioned test and geometrical conditions, the flap deflection is aerodynamically more effective than the flap extension, because it involves higher variation of the aerodynamic coefficients. However, tests verify that a smaller deflection angle involves the advantage of a smaller increment of pressure and heat flux on the airfoil lower surface, due to SWSWI, as well as a smaller hinge moment.
A numerical study was conducted for the investigation of thermal choking process in a model scramjet engine based on the experimental results at the Australian National University. The results of numerical simulation showed that thermal choking process could be related to the interaction between hypersonic flow and fuel-air mixing process. Especially, we could make sure that turbulent mixing was most important parameter to the thermal choking process.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.16
no.1
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pp.16-24
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2012
In this study, two-stage hypersonic scramjet vehicle was designed for the flight condition of Mach number 6. In order to launch at sea level, two stage concept was applied. The first stage of the vehicle is solid rocket-powered and is mounted under the second stage. The second stage is powered by scramjet propulsion system and gas wings. The suggested mission scenario is to deliver 0.2 ton payload to the range of 2,000 km. For the first step of conceptual design, trajectory of air vehicle was calculated by 3-DOF trajectory code. Based on the result of trajectory code, scramjet engine design and mass estimation were performed by non-equilibrium nozzle flow code and NASA's HASA model, respectively. In order to find best solution, all steps of designing process was iterated until they was reached.
The present paper is the follow-on of a former work in which the influence of the gas-surface interaction models was evaluated on the aerodynamic coefficients of an aero-space-plane and on a section of its wing. The models by Maxwell and by Cercignani-Lampis-Lord were compared by means of Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) codes. In that paper the diffusive, fully accommodated, semi-specular and specular accommodation coefficients were considered. The results pointed out that the influence of the interaction models, considering the above mentioned accommodation coefficients, is pretty strong while the Cercignani-Lampis-Lord and the Maxwell models are practically equivalent. In the present paper, the comparison of the same models is carried out considering the dependence of the accommodation coefficients on the angle of incidence (or partial accommodation coefficients). More specifically, the normal and the tangential momentum partial accommodation coefficients, obtained experimentally by Knetchel and Pitts, have been implemented. Computer tests on a NACA-0012 airfoil have been carried out by the DSMC code DS2V-64 bits. The airfoil, of 2 m chord, has been tested both in clean and flapped configurations. The simulated conditions were those at an altitude of 100 km where the airfoil is in transitional regime. The results confirmed that the two interaction models are practically equivalent and verified that the use of the Knetchel and Pitts coefficients involves results very close to those computed considering a diffusive, fully accommodated interaction both in clean and flapped configurations.
Kim, Seong-Lyong;Ok, Ho-Nam;Ra, Seung-Ho;Kim, In-Sun
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.31
no.7
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pp.1-8
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2003
Numerical characteristics of air chemistry associated with hypersonic flows are described and are compared with those of hydrogen oxygen combustion, applying the partially implicit time integration method to air chemistry. This paper reveals that the time integration of air chemistry needs a chemical Jacobian for stable calculations. However the positive real eigenvalues in air chemistry are relatively smaller than those of hydrogen combustion, and the numerical integration is less sensitive than that with combustion. lt is also found that the application of the partia1ly irnplicit method reduces the computing time without numerical instabilities.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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