• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.947-954
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• 2009

본 연구에서는 다화학종 희박유동의 해석을 위해, GH(Generalized Hydrodynamic) 방정식을 기반으로 한 축대칭 유동 해석이 가능한 다화학종 GH 수치해석 기법을 전산유체역학 수치해석자로서 개발하였다. 최초로 구현된 다화학종 GH 수치기법은 축대칭 형상의 물체 주위의 극초음속 희박유동을 대상으로 하여, DSMC(Direct Simulation Monte Carlo) 및 N-S(Navier-Stokes) 방정식의 결과와의 비교를 통해 정확도를 검증하고자 하였다. GH 해석자의 정확도 향상을 위해 고체 벽면에서의 여러 가지 slip-wall 경계조건을 적용하고 각각의 결과를 비교하였다. 또한, 높은 Knudsen 수의 1차원 수직 충격파 구조 문제를 통해 GH 방정식의 엔트로피 특성 및 정확성을 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권3호
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• pp.187-194
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• 2020

본 연구에서는 고도에 따른 간섭 유동과 공력특성을 파악하고, 측추력 제트에 사용된 기체의 종류에 따라 다화학종 가스제트의 확산을 고려한 유동해석을 수행하였다. 공기제트에 비해서 임의로 가정한 다화학종 가스 제트를 사용하는 경우 충격파의 위치와 제트의 확산 영역이 동체전방으로 이동한다. 이로 인해 표면의 고압영역이 앞으로 나가며 같은 조건에서 보다 높은 피칭 모멘트를 갖는다. 또한 고온효과의 적용에 따라 압력분포 예측에 차이를 보였다. 그리고 저고도의 측추력제트 유동 구조와 비교했을 때 중고도 유동조건에서 주변 대기의 낮은 밀도로 측추력 제트의 두께가 더 크며, 넓은 영역에 걸쳐 확산된다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
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• pp.84-91
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• 2008

Generalized hydrodynamic (GH) theory for multi-species gas and the computational models are developed for the numerical simulation of hypersonic rarefied gas flow on the basis of Eu's GH theory. The rotational non-equilibrium effect of diatomic molecules is taken into account by introducing excess normal stress associated with the bulk viscosity. The numerical model for the diatomic GH theory is developed and tested. Moreover, with the experience of developing the dia-tomic GH computational model, the GH theory is extended to a multi-species gas including 5 species; O$_2$, N$_2$, NO, O, N. The multi-species GH model includes diffusion relation due to the molecular collision and thermal phenomena. Two kinds of GH models are developed for an axisymmetric flow solver. By compar-ing the computed results of diatomic and multi-species GH theories with those of the Navier-Stokes equations and the DSMC results, the accuracy and physical consistency of the GH computational models are examined.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
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• pp.84-91
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• 2008

Generalized hydrodynamic (GH) theory for multi-species gas and the computational models are developed for the numerical simulation of hypersonic rarefied gas flow on the basis of Eu's GH theory. The rotational non-equilibrium effect of diatomic molecules is taken into account by introducing excess normal stress associated with the bulk viscosity. The numerical model for the diatomic GH theory is developed and tested. Moreover, with the experience of developing the dia-tomic GH computational model, the GH theory is extended to a multi-species gas including 5 species; $O_2,\;N_2$, NO, O, N. The multi-species GH model includes diffusion relation due to the molecular collision and thermal phenomena. Two kinds of GH models are developed for an axisymmetric flow solver. By compar-ing the computed results of diatomic and multi-species GH theories with those of the Navier-Stokes equations and the DSMC results, the accuracy and physical consistency of the GH computational models are examined.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권4호
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• pp.320-327
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• 2006

The computations of chemically reacting laminar and turbulent flows are performed using the preconditioned Navier-Stokes solver coupled with turbulent transport and multi-species equations. A low-Reynolds number $k-\varepsilon$ turbulence model proposed by Chien is used. The presence of the turbulent kinetic energy tenn in the momentum equation can materially affect the overall stability of the fluids-turbulence system. Because of this coupling effect, a fully coupled formulation is desirable and this approach is taken in the present study. Choi and Merkle's preconditioning technique is used to overcome the convergence difficulties occurred at low speed flows. The numerical scheme used for the present study is based on the implicit upwind ADI algorithm and is validated through the comparisons of computational and experimental results for laminar methane-air diffusion flame and $ H_2/O_2$ reacting turbulent shear flow. Preconditioning formulation shows better convergence characteristics than that of non-preconditioned system by approximately five times as much.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권4호
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• pp.321-327
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• 2008

극초음속으로 비행하는 추진기관이 직면하는 고속 유동 등 제반 현상을 모사하기 위한 지상시험 설비로 충격파 풍동을 설계, 구축한 후 성능 시험을 수행하였다. 개발된 준 일차원 작동 해석를 이용하여 설계점을 파악한 후, 극초음속 시험설비 구축을 위한 개념 설계를 완료하였다. 이어 단위 해석 코드를 이용하여 구체적인 성능 설계 및 각 구성품에 대한 설계를 완료, 구축한 후, 다양한 운용조건에서 성능시험을 수행하였다. 본 논문에서는 이론해석 결과를 바탕으로 이루어진 개념 설계와 준 1차원 다화학종 해석 코드를 이용한 개념설계 검증 및 성능설계 결과 등 극초음속 충격파 풍동 설계방법을 제시하였다.