• Title/Summary/Keyword: 로켓 노즐 유동

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A Numerical Study of Unsteady Plows in A Rocket Main Nozzle (로켓 주노즐내 비정상 유동의 수치해석적 연구)

  • Kim S. D.;Kim Y. I.;Song D. J.
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 2000.10a
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    • pp.54-59
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    • 2000
  • A numerical study of axisymmetric rocket main nozzle flow has been accomplished. The CSCM upwind flux difference splitting method with an iterative time marching scheme having second order accuracy in time and space has been used to simulate unsteady flow characteristics in an axisymmetric rocket main nozzle. Though the pressure vary at nozzle inlet with the lapse of time, Mach No. and the density were not changed significontly compared with the temperature. Specific heat ratio $\gamma$=1.134 predicted higher temperature at nozzle throat and exit and nondimensional thrust coefficients at exit than specific heat ratio $\gamma$=1.4 did.

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Effects of Mean Flow and Nozzle Damping on Acoustic Tuning of a Resonator in a Rocket Combustor (로켓엔진 연소기에서 공명기의 음향 동조에 미치는 유동 및 노즐 감쇠 효과에 관한 연구)

  • Sohn, Chae-Hoon;Park, I-Sun;Kim, Seong-Ku
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.10 no.3
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    • pp.41-47
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    • 2006
  • Effects of mean flow and nozzle damping on acoustic tuning of a gas-liquid scheme coaxial injector are investigated numerically adopting a linear acoustic analysis. The injector plays a role as a half-wave acoustic resonator for acoustic damping in a combustion chamber of a liquid rocket engine. As Mach number of mean flow in a chamber increases, the resonant frequency of the first tangential mode decreases slightly and the optimum injector tuning length varies negligibly. Nozzle damping affects neither the resonant frequency nor the optimum length. From these numerical results, effects of mean flow and nozzle damping on acoustic tuning of a resonator are negligible. As open area of the injectors increases, the acoustic amplitude decreases, but new injector-coupled modes appear.

Heat transfer on a jet vane surface installed in a rocket nozzle (로켓노즐에 장착된 제트베인 표면의 열전달 특성)

  • 유만선;김병기;조형희;황기영;배주찬
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2003.05a
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    • pp.54-58
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    • 2003
  • Jet vane is an useful component which is installed at the end of a nozzle for the purpose of the posture control and the secure controlling stability during the initial launching of a rocket. Small space for installation and rapid response are considered as its merits but it is ablated thermally and mechanically by the combusted gas having high velocity and temperature produced in a combustion chamber. En this study, as the fundamental study for the ablation analysis of jet vane, the heat transfer into a jet vane which is located in the supersonic flow field.

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High Speed Wind Tunnel Test on the Aerodynamic Load Characteristics of Rocket Nozzle (로켓 노즐 공력하중 특성에 대한 고속 풍동시험)

  • Ra, Seung-Ho;Ok, Ho-Nam;Kim, In-Sun;Choi, Seong-Wook
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.32 no.9
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    • pp.35-40
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    • 2004
  • The high-speed wind tunnel test of rocket model was performed to investigate the effect of skirt configuration on aerodynamic load characteristics of nozzle. Test parameters were the length and diffusing angle of skirt. Test results showed that the gimbals actuator power could be reduced to 1/10 of that without skirt. The normalized test result was proposed to be used as database for skirt design.

Research about Thermoacoustic Resonance Ignition (열음향 공진 점화에 대한 연구)

  • Seo, Seonghyeon;Kang, Sang Hun;Bae, Jong Yeol;Lee, Jin Young
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.20 no.1
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    • pp.82-89
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    • 2016
  • The unique phenomenon that jet flow kinetic energy is converted to thermal energy through thermoacoustic resonance can be applied for the multiple ignition of liquid rocket engines. The present article includes the basic principle and theory behind the phenomenon as well as major outstanding, previous research works. The thermoacoustic phenomenon is affected by underexpanded jet flow characteristics from a nozzle, geometries of a nozzle and a resonance tube, and chemical composition of jet flow. The paper concludes with discussion what should be considered as crucial issues for the future research on the development of a multiple ignition system of liquid rocket engines.

A Study on the Transitional Shock Separation Patterns in an Over-Expanded Nozzle (과팽창 노즐에서 발생하는 충격파 박리 패턴의 천이에 관한 연구)

  • Lee, Jong-Sung;Lijo, Vincent;Kim, Heuy-Dong
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.14 no.3
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    • pp.9-15
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    • 2010
  • Numerical investigation was carried out on axisymmetric over-expanded rocket nozzle to predict flow fields of transitional shock separation patterns. The unsteady, compressible N-S equations with k-$\omega$ SST for turbulence model closure were solved using a fully implicit finite volume scheme. Computed results were in good agreement with previous experimental works. It was found that strong side-loads were generated during the transition of RSS to FSS due to the development of a vortex ring in the inviscid jet core region. Hysteresis phenomenon exhibited by the shock-separation patterns was also found during the start-up and shut-down processes.

The Effect of Gas Thermochemical Model on the Flowfield of Supersonic Rocket in Propulsive Flight (기체 열화학 모델이 연소 비행하는 초음속 로켓 유동장에 미치는 영향)

  • 최환석
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.6 no.1
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    • pp.12-20
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    • 2002
  • An integrated analysis of kerosine/LOX based KSR-III rocket body/plume flowfield has been performed. The analysis has been executed employing three kind of gas thermo-chemical models including calorically perfect gas, multiple species chemically reacting gas, and chemically frozen gas models and their effect on rocket flowfield has been accessed to provide the most appropriate gas thermo-chemical model which meets a specific purpose of performing rocket body and plume analysis. The finite-rate chemically reacting flow solution exhibited higher temperature throughout the flowfield than other gas models due to the increased combustion gas temperature caused by the chemical reactions within the nozzle. All the reactions were dominated only in the shear layer and behind the barrel shock reflection region where the gas temperature is high and the effect of finite-rate chemical reactions on the flowfield was found to be minor. However, the present plume computation including finite-rate chemical reactions revealed major reactions occurring in the plume and their reaction mechanisms and as well.

The Effect of the Variation of Pressure Ratio on the Characteristics of Lateral Forces in an Over-Expanded Nozzle (압력비 변화과정이 과팽창 노즐에서 발생하는 횡력 변동 특성에 미치는 영향)

  • Lee, Jong-Sung;Kim, Heuy-Dong
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.14 no.6
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    • pp.38-44
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    • 2010
  • The shock wave and boundary layer interaction patterns in an over-expanded rocket nozzle are associated with the production of undesirable side-forces during the start-up and shut-down processes of the engine. In the present work, a computational study is carried out to investigate the effect of the transient nozzle pressure ratio (NPR) on the flow fields inside the nozzle. The unsteady, compressible, axisymmetric, Navier-Stocks equations with SST k-${\omega}$ turbulence model are solved using a fully implicit finite volume scheme. NPR is varied from 2.0 to 10.0, in order to simulate the start-up and shut-down processes of the rocket engine. It is observed that the interaction patterns and the hysteresis phenomenon strongly depend on the time variation of NPR, leading to significantly different characteristics in the lateral forces.

BGK 수치기법을 이용한 로켓 노즐 내의 유동장 해석

  • 신동신;이재성
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2000.04a
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    • pp.16-16
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    • 2000
  • 충격파를 포함하는 초음속 유동을 해석하는 수치해법 중에서 많이 사용되어진 것은 엄밀 및 근사 리만 해법과 플럭스 분할 기법들로서 이들은 Euler 방정식에 기반을 두고 선형 또는 비선형파의 상호작용을 풍상 차분법으로 기술하는 방법들이다. 이러한 수치기법들은 과거 광범위하게 사용되어 왔으나 최근 여러 가지 단점이 발견되었다. 이와 같은 문제점을 극복하고자 입자의 통계적인 운동을 기술하는 기체 운동론에 근거하여 BGK 수치기법이 제시되었다. 이는 비충돌 볼츠만 방정식으로부터 입자의 수준에서 플럭스 분할 기법 형태의 풍상차분법을 구현하는 것으로 볼츠만 방정식의 충돌항을 BGK 모델로 대치하고 이것의 적분해로부터 수치 플럭스를 구한다. 이 수치기법은 기존의 리만해법에 비하여 수치적으로나 물리적으로 매우 타당한 성질인 강건성, 정확성, 엔트로피 조건, 양수보존성 등을 가지고 있음이 밝혀졌다. 이와 같은 수치기법을 사용하여 로켓 노즐 내의 아음속, 천이음속, 초음속에서의 유동장 해석을 위한 프로그램을 작성하였다. 시간 적분에 대하여는 정상 상태의 계산을 위하여 내재적 시간 적분 방법을 사용하였으며, 공간 이산화 방법으로는 임의의 제어체적에 대하여 적분형 보존 방정식을 적용하는 유한 체적법을 사용하였다. 초음속 입구 유동과 출구에서 초음속과 저음속 유동의 두가지 경우를 고려하여 얻은 결과를 기존의 연구 결과와 비교하여 본 결과 잘 일치하였다. 입구 유동이 저음속이고 출구 유동이 초음속인 경우에 대하여도 해석결과가 실험결과와 잘 일치하였다. 상대적으로 낮은 온도, 압력 조건과 높은 온도, 압력 조건을 가지는 고체 로켓 모터 노즐 내의 유동을 해석하였다. 이들 해석 결과를 전압, 전온도로 표준화시킨 결과 서로 일치하였으며, 파라서 저온, 저압에서 얻은 결과도 표준화시킬 경우, 고온, 고압에서도 사용될 수 있음을 알 수 있었다.의 영향에 초점을 맞추었다.다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.가 작으며, 본 연소관에 충전된 RDX/AP계 추진제의 경우 추진제의 습기투과에 의한 추진제 물성 변화는 미미한 것으로 나타났다.의 향상으로, 음성개선에 효과적이라고 사료되었으며, 이 방법이 편측 성대마비 환자의 효과적인 음성개선의 치료방법의 하나로 응용될 수 있으리라 생각된다..7%), 혈액투석, 식도부분절제술 및 위루술·위회장문합술을 시행한 경우가 각 1례(2.9%)씩이었다. 13) 심각한 합병증은 9례(26.5%)에서 보였는데 그중 식도협착증이 6례(17.6%), 급성신부전증 1례(2.9%), 종격동기흉과 폐염이 병발한 경우와 폐염이 각 1례(2.9%)였다. 14) 식도경 시행회수는 1회가 17례(54.8%), 2회가 9례(29.0%), 3회 이상이 5례(16.1%)였다.EX>$IC_{50}$/ 값이 210 $\mu\textrm{g}$<

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Heat Transfer and Flow visualization of Supersonic impinging jet (초음속 충돌제트의 유동 가시화 및 열전달 특성)

  • 조용일;김병기;조형희;황기영;배주찬
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2000.11a
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    • pp.31-31
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    • 2000
  • 초음속 충돌제트(impinging jet)의 열 및 운동량 전달(heat and momentum transfer)은 로켓의 이ㆍ착륙, 다단 로켓의 분리, 로켓의 방향조절을 위해 배기 노즐에 부착되는 제트 베인(jet vane)이나 스포일러 탭(spoiler tab), 수직/단거리 이착륙기의 발진, 미사일 발사시스템, 전투기 동체, 날개, 후미 부분에서 발사되는 미사일의 배기가스가 주변장치 등에 충돌할 때 발생되는 문제점 등을 사전 예측하여 관련장비의 설계 둥에 유용한 자료로 이용된다. 따라서 이에 대한 기초 연구로서 초음속 유동 실험장치를 이용하여 마하수(Mach Number) 1.0 및 1.8인 경우에 대하여 수직/경사평판에서 팽창 비, 거리, 경사각에 따른 충돌 면에서의 단열 벽면온도를 측정하였다. (중략)

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