한국추진공학회지 (Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers)

  • 제12권2호
  • /
  • Pages.66-73
  • /
  • 2008
  • /
  • 1226-6027(pISSN)
  • /
  • 2288-4548(eISSN)
한국추진공학회 (The Korean Society of Propulsion Engineers)
권호 표지

환형 관내의 데토네이션 파 전파 특성 해석

Numerical Analysis of Detonation Wave Propagation Characteristics in Annular Channels

  • 이수한 (부산대학교 대학원 항공우주공학과) ;
  • 조덕래 (부산대학교 대학원 항공우주공학과) ;
  • 최정열 (부산대학교 항공우주공학과)
  • 발행 : 2008.04.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 논문에서는 환형 관에서의 데토네이션 파의 전파 특성을 살펴보았다. 이전의 연구에 이용된 수치 기법과 이동 계산 창 기법을 본 연구에 이용하였으며, 관 폭의 값으로 무차원화 된 곡률 반경을 유일한 기하학적 변수로 고려하여 일련의 해석을 수행하였다. 곡률 반경이 작은 환형 관에서 데토네이션 파는 불안정하여 정규적인 데토네이션 셀 구조가 나타나지 않으며 셀 구조가 유지될 수 있는 임계 곡률 반경이 존재함을 알 수 있었다. 곡률의 효과로 관의 내벽 및 외벽은 압력 차가 발생하며, 외벽 쪽에 서는 overdriven 데토네이션의 경향을 가진다. 예상할 수 있는 바와 같이 곡률 반경이 커지면서 직선관의 결과에 수렴한다.

Present study examines the detonation wave propagation characteristics in annular channels. Numerical approaches used in the previous studies were extended with marching windows technique. Parametric study has been carried out using a radius of curvature normalized by the channel width considered as unique geometric parameter. In the channels of small radius of curvature, detonation wave is unstable and the regular cell structure is not observed. There is a critical radius of curvature where cell structure can be sustained. The effect of curvature makes the pressure difference on inner and outer surfaces where the detonation wave is overdriven. The results converge to that of straight channel as the radius of curvature gets larger, as expected.

키워드

참고문헌

  1. Frolov, S. M., Aksenov, V. S., and Shamshin, I.O., "Shock wave and detonation propagation through U-bend tubes," Proceedings of the Combustion Institute, Vol. 31, No. 2, 2007, pp.2421-2428
  2. Frolov, S. M., and Aksenov, V. S., "Deflagration-to-Detonation Transition in Kerosene Air Mixtures," 21st ICDERS, July 23-27, 2007, Poitiers
  3. Nicholls, J. A., Dabora, E. K., and Gealler,R. A., "Studies in Connection with stabilized Gaseous Detonations waves" Proceedings of the Combustion Institute, Vol. 11, 1959, pp. 766-772
  4. Nicholls, J. A., Cullen, R. E. and Raglano, K. W., "Feasibility Studies of a Rotating Detonation Wave Rocket Motor," Journal of Spacecraft, Vol. 3, No. 6, 1966, pp.893-898 https://doi.org/10.2514/3.28557
  5. Voitsekhovskii, B. V., Mitrofanov V. V., and Topchiyan, M. E., "Structure of a Detonation Front in Gases," Siberian Branch of the USSR Academy of Science, Novosibirsk, Russia, 1963, pp.1-168
  6. Voitsekhovskii, B. V., "Stationary Spin Detonation," Soviet Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, No. 3, 1960, pp.157-164
  7. Daniau, E., Falempin, F., Bykovskii, F. A., and Zhdan, S., "Pulsed and Rotating Detonation Propulsion System: First Step Toward Operational Engines," AIAA 2005-3233
  8. Daniau, E., Falempin, F., Getin, N., Bykovskii, F. A., and Zhdan, S., "Design of a Continuous Detonation Wave Engine for Space Application," AIAA 2006-4794, 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 9-12 July 2006, Sacramento, California
  9. Milanowski, K., Kindracki, J., Kobiera, A., Wolanski, P., and Fujiwara, T., "Numerical Simulation of Rotating Detonation in Cylindrical Channel," 21st ICDERS, July 23-27, 2007, Poitiers
  10. 최정열, 조덕래, "데토네이션 셀 구조 모사를 위한 수치적 요구 조건," 한국추진공학회지, 제10권 제2호, 2006, pp.1-14
  11. 조덕래, 원수희, 신재렬, 이수한, 최정열, "정사각관 내 데토네이션 파 구조의 삼차원 수치 해석," 한국추진공학회지, 제11권 제1호, 2007년, pp.1-10
  12. Parent, B. and Sislian, J. P. "The Use of Domain Decomposition in Accelerating the Convergence of Quasi-hyperbolic Systems," Journal of Computational Physics, Vol. 179, No. 1, 2002, pp.140-169 https://doi.org/10.1006/jcph.2002.7048
  13. Press, W. H., Teukolsky, S. A., Vetterling, W. T. and Flannery, B. P., "14.8 Savitzky-Golay Smoothing Filter", Numerical Recipes in Fortran 77, 2nd Ed., Cambridge University Press, 1992, pp.644-649