초음속 이젝터의 압력회복에 관한 연구

Pressure Recovery in a supersonic ejector of a high altitude testing chamber

본 연구는 최소 압력 모사로 엔진 배기가스를 배출시키기 위한 최적 이젝터 크기를 결정하기 위한 것을 목적으로 한다. 실험 챔버로 유입되는 2차 냉각 공기는 유량제어 밸브들과 진공펌프가 장착된 배출구를 통해 엔진배기가스는 분리되어 배출된다. 기존 고도시험 장치와 달리, 본 연구에 제안한 형상은 기존 이젝터의 압력 회복을 개선한 좀 더 작은 포획 면적을 가진 배기 이젝트를 사용하면 가스에 스텔링 챔버로 부터 20% 냉각 공기를 부가하여 배출시키도록 크기가 정해진다. 제안된 형상은 벨마우스 이젝터와 엔진배기 출구의 면적비가 이론적으로 약 1.2를 갖는다. 제안된 형상의 혼합 공기 모사결과에 따르면 큰 에너지는 기존 시스템 비해 좀 더 개선된 압력 회복과 감소된 전력 소모를 같음을 확인하였다.

This study aims at finding an optimal exhaust diffuser design of a high altitude testing chamber for a low bypass turbofan engine (F404-402) with thrust pound force of 17,700 and air mass flow rate of 66kg/s ejecting at a speed of Mach 1.66. The final proposed ejector size has better pressure recovery characteristics and targets to reduce operational cost at engine performance testing. Conventional high altitude test chamber layout was adopted and first drawn in two dimensions using Autocad software so as to determine the gas path, the ejector frontal size was then determined from gas dynamics equations considering traditional gas ejection method where both the engine exhaust and cell cooling air are exhausted via the ejector. Modification to a smaller ejector with an alternative secondary cell cooling exhaust port was then performed and modelled in 3D using Solid Works software.