Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences (한국항공우주학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Study of Screened Supersonic Jet Flow Fields

스크린 설치에 따른 초음속 제트유동 변화에 관한 연구

  • 이열 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부)
  • Published : 2005.08.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Screen can provide any disturbed resistance that affects the change in characteristics of turbulence, velocity and pressure distributions of the flow field, and thus it has been widely used to control the flow. Some previous related studies for compressible flows have limitations such as, considering relatively low-Mach-number flows in the range of 0.3 ∼ 0.7, and not observing the detailed shock structures of the flow fields. An experimental study on highly compressible axi-symmetric supersonic jet flow fields behind wire-gauze screen has thus been carried out. Continuous/instantaneous flow images by Schlieren flow- visualization technique and the information of Pitot pressure/flow-noise measurements of the flow field behind the screen for various jet expansion conditions have been obtained. Effects of various porosity and inclination angles of the screen at the nozzle exit have also been investigated, and the experimental results have been compared to the case with no screen installed.

스크린은 유동저항을 일으켜 유동의 난류, 속도 및 압력 특성을 변화시킬 수 있으며, 이에 따라 유동제어 방법으로 널리 사용되어 왔다. 과거 관련 분야 연구들은 마하수가 0.3에서 0.7 사이의 유동에 제한되어 왔고, 초음속 유동에서 나타나는 충격파 구조에 대한 연구는 수행되어진 바 없다. 따라서 본 연구에서는 철선으로 엮어진 스크린 후방에서 나타나는 축대칭 초음속 제트유동장에 대한 실험적 관찰이 이루어졌다. 다양한 제트유동 팽창조건에 대하여 스크린 후방에서 연속 및 순간광원을 이용한 쉴리렌 유동가시화와 피토압력/유동소음 측정이 이루어졌다. 노즐 출구에 설치된 스크린의 다공도와 설치 기울기 변화에 따른 영향도 관찰되었으며, 얻어진 결과는 스크린이 설치되지 않은 경우와 서로 비교되었다.

Keywords

References

  1. Elder, J. W. 'Steady flow through non-uniform gauzes of arbitrary shape', J. Fluid Mech., Vol. 5, 1959, pp. 355-363 https://doi.org/10.1017/S0022112059000258
  2. J.-K. Koo and D. F. James, 'Fluid flow around and through a screen', J. Fluid Mech., Vol. 60, 1973, pp. 513-538 https://doi.org/10.1017/S0022112073000327
  3. Pinker, R. A, Hervert, M. V., 'Pressure loss associated with compressible flow through square-mesh wire gauzes', J. Mech. Eng. Sci., Vol. 9, 1967, pp. 11-23 https://doi.org/10.1243/JMES_JOUR_1967_009_004_02
  4. Livesay, J. L., Laws, E. M., 'An approximate method for the design of shaped gauze screen velocity profile generators', Chem. Eng. Sci., Vol. 29, pp. 29, 1974, pp. 306-308 https://doi.org/10.1016/0009-2509(74)85063-3
  5. P. J. Zwart, R. Budwig, and S. Tavoularis, 'Grid Turbulence in Compressible Flows', Experiments in Fluids, Vol. 23, Springer-Verlag, 1997, pp. 520-522
  6. E. R Benton and D. A. Knapton, 'Supersonic drag of porous wire screens', ARS Journal. Vol. 32, 1962, pp. 1608-1610
  7. S. V. Guvemyuk, K. G. Savinov, G. S. Ulyanov, 'Supersonic Flow Round Blunt Perforated Screens', translated from Izvestiya Akademi Nauk SSSR, Mekhanika Zhidkosti i Gaza, No.1, 1985, pp. 143-149
  8. Zaman K. B. M. Q., 'Spreading Characteristics of Compressible Jets from Nozzles of Various Geometries', J. of Fluid Mechanics, Vol. 383, 1999, pp. 197-228 https://doi.org/10.1017/S0022112099003833
  9. M. Samimy, Zaman, K. B. M. Q., M. F. Reeder, 'Effect of Tabs on the Flow and Noise Field of an Axisymmetric Jet', AIAA Journal, Vol. 31, No.4, 1993, pp. 609-619 https://doi.org/10.2514/3.11594
  10. Yu, Y.-K., Chen, R-Y., Chew, L., 'Screech Tone Noise and Mode Switching in Supersonic Swirling Jets', AIAA Journal, Vol. 36, No. 11, 1998, pp.1968-1974 https://doi.org/10.2514/2.323
  11. David J. Wing, 'Static Investigation of Two Fluidic Thrust-Vectoring Concepts on a Two Dimensional Convergent Divergent Nozzle', NASA Technical Memorandum 4574, 1994
  12. R Balu,'Analysis of performance of a hot gas injection thrust vector control system', Journal of propulsion and power, Vol. 7, No.4, 1991, pp. 580-585 https://doi.org/10.2514/3.23365