The Effect of Transient Nozzle Pressure Ratio on the Characteristics of Unsteady Side Forces in an Over-Expanded Nozzle

압력비 변화과정이 과팽창 노즐에서 발생하는 비정상 횡력 특성에 미치는 영향

In the present work, a numerical study is conducted to investigate the effect of the transient nozzle pressure ratio (NPR) on the flow fields inside the nozzle. The unsteady, compressible, axisymmetric, Navier-Stocks equations with SST $k-{\omega}$ turbulence model are solved using a fully implicit finite volume scheme. In order to simulate the start-up and shut-down processes of the engine, NPR is varied from 2.0 to 10.0. It is observed that the interaction patterns and the hysteresis phenomenon strongly depend on the time variation of NPR, leading to significantly different characteristics in the lateral forces.

본 연구에서는 비정상 노즐 구동 압력비 변화가 유동장의 천이형태 및 횡력 특성에 어떠한 영향을 미치는지 조사하기 위하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 N-S 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, SST $k-{\omega}$ 난류모델을 적용하였다. 엔진 정지 및 시동과정을 모사하기 위하여, NPR은 2~10의 범위에서 계산 하였다. 본 연구의 결과로 박리 유동과 히스테리시스 현상은 구동 압력비에 크게 의존하며, 또한 압력비 변동 시간이 횡력 특성에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 알았다.