An Experimental Study of Supersonic Underexpanded Jet Impinging on a Perpendicular Flat Plate

평판 위에 충돌하는 초음속 과소팽창 제트에 관한 실험적 연구

Impinging jets are observed when exhaust gases from missiles or V/STOL aircrafts impinge on the ground, flame deflector, ship deck, etc. The flow shows different patterns according to the nozzle geometry, nozzle-to-plate distance, and plate angle, for example. This paper describes experimental works on the phenomena (pressure distribution, occurrence of stagnation bubble, and so on.) when underexpanded supersonic jets impinge on a perpendicular flat plate using a supersonic cold-flow system, and compares the results with those obtained using a shock tunnel. The flow characteristics for the supersonic cold-flow system were also investigated. Surface pressure distribution of supersonic cold-flow system differed from that of shock tunnel because of water and temperature in the low-pressure chamber. Surface pressure distribution as to underexpanded ratio showed similar patterns together.

충돌제트는 미사일 또는 수직/단거리 이착륙기의 배기가스가 지면이나 화염 편향기 등에 부딪힐 때 발생하며 노즐의 형상, 노즐과 평판과의 거리등에 따라 유동양상이 달라진다. 본 연구에서는 초음속 노즐을 통해 과소 팽창된 제트가 평판에 부딪힐 때 형성되는 평판 압력분포 및 버블 발생 등에 대한 시험결과를 선행된 충격파 풍동을 이용한 시험 결과와 비교하고 초음속 유동시험장치 이용시의 유동 특성을 규명하였다. 초음속 유동시험장치와 충격파 풍동의 평판에서 압력분포는 저압 챔버 내의 수분과 온도 때문에 차이가 나타났고 과소 팽창비에 따른 압력분포는 서로 유사한 경향을 보여주었다.