A Study of The Flow Characteristics through a Supersonic Dual Bell Nozzle

초음속 2단 벨노즐(SDBN)을 통하는 유동특성에 관한 연구

Supersonic Dual Bell Nozzle (SDBN) is an altitude-adaptive propulsion nozzle achieved only by a nozzle wall inflection. In order to investigate the altitude adaptive capability and the effectiveness of this nozzle concept, the present study addresses a computational work of the flow through SDBN. Several types of the SDBNs are tested for a wide range of the pressure ratio which covers from an over-expended flow to a fully under-expended flow at the exit of the SDBN. Axisymmetric, compressible, Wavier-Stokes equations are numerically solved using a fully implicit finite volume differencing scheme. The present computational results reveal that the base nozzle length affects the shock wave system occurring inside SDBN. For a quit wide range of the pressure ratio the flow separation occurs at the nozzle inflection point. It is found that the maximum thrust coefficient is obtainable for the correct expansion state at the exit of SDBN.

초음속 2단벨노즐(SDBN)은 종래의 축소확대형 초음속 노즐의 벽면에 변곡점을 설치하여, 비행체의 고도에 따른 노즐내부의 유동특성을 조절하기 위한 새로운 개념의 추진노즐이다. 본 연구에서는 이러한 SDBN의 유용성과 유동특성을 조사하기 위하여 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 유한체적법으로 수치계산하였다. 본 연구의 결과로부터 SDBN의 Base 노즐의 길이는 SDBN 내부에서 발생하는 충격파 시스템에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 노즐 유동의 박리위치가 변곡점에 고착되는 넓은 범위의 압력비가 존재한다는 것을 알았다. 또 SDBN의 최대추력은 노즐출구에서 유동이 적정팽창 상태일 때 발생한다는 것을 알았다.