• 한국추진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.1-7
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• 2002

추진기관은 노즐을 통해 추력을 발생하며 축소-확대 형상의 초음속 노즐에서는 노즐의 설계 팽창비가 내부 유동의 전압력과 배압의 압력비보다 매우 클 때 충격파의 발생과 함께 경계층 박리를 유발한다. 노즐 내부에서의 충격파 발생과 유동의 박리는 주어진 유동의 압력비에 가장 적합한 노즐형상을 구현하는 것으로 실제의 구조적 노즐의 형상보다 짧은 노즐에서 나타나는 유동과 같은 현상을 보인다. 수치 해석적 방법으로 고정된 형상의 2차원 노즐 내부의 충격파와 경계층 박리 현상에 관한 연구를 수행하였고 Hunter가 행한 실험적 연구와 비교하였다. 수치해석은 TVD 기법을 이용한 압축성 유체 해석 코드와 SST 2방정식 난류 모델을 이용하여 수행되었다. 낮은 압력비에서의 충격파와 경계층과의 상호작용에 의한 $\lambda$형태의 충격파 시스템을 잘 보여주고 있고 추력 값의 비교를 통해 고정된 형상의 노즐을 이용하여 필요한 운용범위를 충족할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권6호
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• pp.38-44
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• 2010

과팽창 상태의 로켓 노즐에서 발생하는 충격파 경계층 간섭 형태는 엔진 시동 및 정지과정 중 예기치 않은 횡력을 수반한다. 본 연구에서는 비정상 노즐 구동 압력비 변화가 유동장의 천이형태 및 횡력 특성에 어떠한 영향을 미치는지 조사하기 위하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 N-S 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, 난류모델은 SST k-${\omega}$을 적용하였다. 엔진 정지 및 시동과정을 모사하기 위하여, NPR은 2~10의 범위에서 계산 하였다. 본 연구의 결과로 박리 유동과 히스테리시스 현상은 구동 압력비에 크게 의존하며, 또한 압력비 변동 시간이 횡력 특성에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 알았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.253-256
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• 2009

과팽창 상태 추력 노즐 내부의 측력(Lateral Force)발생에 대한 기초적 연구 분석을 실험적, 수치 해석적 방법으로 수행하였다. 엔진 정지 과정시 추력 노즐 내에 발생하는 압력진동을 조사하였다. 구동 압력비 변화에 따른 벽 압력 분포를 측정 및 쉴리렌 가시화를 수행하였다. RSS(Restricted Shock Separation)에서 FSS(Free Shock Separation)로 천이하는 순간 벽 압력 피크값이 발생하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.249-252
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• 2011

고체로켓추진기관의 추력조절을 위해 핀틀 기술이 사용된다. 아직까지 핀틀 유동에 대해 근본적인 물리적 이해를 돕는 연구가 공개되지 않아, 이 연구에서 다양한 형상의 needle형 핀틀에 따른 유동구조에 대한 수치적 연구를 진행하였다. 2차원 축대칭, 압축성을 고려하여, 상용 열유체 해석 프로그램인 FLUENT 6.2를 사용하여 해석을 수행하였다. 난류 모델을 검증하기 위해 기 수행된 실험 결과와 비교하였다. 핀틀 각도(tip angle)가 작아질수록 노즐에서 유동 박리점이 하류로 이동하며, 핀틀에서 발생하는 끝단 충격파가 약해진다. 핀틀 반경(tip radius)이 작아질수록 핀틀에서 발생하는 끝단 충격파가 하류로 이동하며, 크기는 약해진다. 핀틀 형상(contour)은 유동 박리 지점에 직접적인 영향을 미친다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제8권3호
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• pp.56-62
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• 2010

The interaction patterns between shock wave and boundary layer in a rocket nozzle are mainly classified into two categories, FSS(Free Shock Separation) and RSS(Restricted Shock Separation), both of which are associated with the thrust characteristics as well as side loads of the engine. According to the previous investigations, strong side loads of the engine are produced during the period of transition from FSS to RSS or vice versa. The present work aims at investigating the unsteady behavior of the separation shock waves in a two-dimensional supersonic nozzle, using experimental method and CFD. Schlieren optical method was employed to visualize the time-mean and time-dependent shock motions in the nozzle. The unsteady, compressible N-S equations with SST K-$\omega$ turbulence closure were solved using a fully implicit finite volume scheme. The results obtained show the separation shock motions during the transition of the interaction pattern.

• 한국추진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.33-38
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• 2003

플룸간섭 현상은 플룸에 의한 경계층 유동의 박리, 강한 전단층의 발생, 그리고 다수의 충격파들이 박리유동 및 전단층과 상호작용하게 되는 매우 복잡한 유동현상으로, 현재 미사일의 후미부에서 발생하는 플룸간섭 현상의 상세에 관해서는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 초음속 미사일의 동체후미부에서 발생하는 플룸간섭 현상의 특징 및 동체기저부에 설치된 다공확장벽(porous extension)의 플룸간섭 현상에 대한 영향을 수치해석적으로 조사하였다. 그 결과, 다공확장벽이 플룸에 의한 충격파와 경계층 유동의 박리를 완화시켜 미사일 동체의 제어성능이 향상될 수 있음을 알았다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권7호
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• pp.481-487
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• 2017

충격파와 경계층의 간섭 현상은 경계층이 박리하고, shock train이 발생하며, 유동장은 매우 복잡한 형태로 된다. 이러한 현상은 반사 충격파와 비정상 경계층이 간섭하는 충격파관에서도 발생한다. 그러나 충격파관에서 발생하는 shock train 현상에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 충격파관을 사용하여 수치해석을 수행하였으며, 충격파관에서 발생하는 shock train의 유동 특성을 상세히 조사하기 위하여 압축성 Navier-Stokes 방정식을 적용하였다. 본 연구의 수치해석 결과를 바탕으로 상세한 파동선도를 통해 실험 결과와 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권12호
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• pp.1025-1031
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• 2012

본 연구에서는 간단한 압축성 유체이론에 기초하여 렘젯 엔진의 초음속 흡입구를 개념 설계하고 보다 넓은 범위의 운영조건에서 안정적인 성능을 내도록 블리딩 유동제어 연구를 수행하였다. 초음속 흡입구의 성능을 개선시키기 위해서는 충격파 안정성, 충격파-경계층 상호작용 및 유동 박리를 적절히 제어할 수 있어야 한다. 비점성 해석을 통해 얻어진 1차 기초설계 형상으로부터 점성을 고려하여 충격파의 강도와 경계층 및 박리의 효과가 반영된 2차 수정설계를 수행하였다. 그 결과 설계조건에서 충격파가 안정화되고 목표 흡입 유량을 만족하는 형상을 얻었다. 흡입구가 탈 설계조건 내에서도 성능이 유지되도록 하기 위해 블리딩을 적용하였다. 질량유량 경계조건을 이용하여 블리딩 효과를 모델링 하였으며 위치와 개수를 조절해가며 성능변화를 관찰하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권3호
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• pp.31-40
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• 2020

다수의 충격파에 대한 구조와 거동특성은 노즐 출구 마하수가 1.75인 모델에 대하여 유한체적기법을 사용하여 수치해석적으로 조사하였다. 먼저 이미지를 기반으로 한 충격파 진동특성을 Matlab 프로그램을 사용하여 분석한 후 특정 위치에서 벽면 정압변화를 분석하였다. 또한 다수 충격파들의 진폭 및 주파수도 조사하였다. 충격파 위치들 사이의 상호상관은 첫번째 충격파와 두번째 충격파는 서로 관련이 있는 반면에 다른 충격파들은 진동특성에서 위상 지연을 나타내었다. 벽면 압력변동의 RMS값은 충격파 위치에서 최대이며 유동의 다른 부분에서는 낮은 OS 표준편차값을 나타내었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.315-319
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• 2009

Investigation of the lateral force fluctuations in an axisymmetric overexpanded compressed truncated perfect (CTP) nozzle for the shutdown transient is presented. These nozzles experience side-loads during start-up and shut-down operations, because of the flow separation at nozzle walls. Two types of flow separations such as free shock separation (FSS) and restricted shock separation (RSS) shock structure occur. A two-dimensional unsteady numerical simulation has been carried out over an axisymmetric CTP nozzle to simulate the lateral force fluctuations in nozzle during shutdown process. Reynolds Averaged Navier-Stokes equations are numerically solved using a fully implicit finite volume scheme. Governing equations are solved by coupled implicit scheme. Two equation k-$\omega$ SST turbulence model is selected. Unsteady pressure is measured at four locations along the nozzle wall. Present pressure variation compared well with the experimental data. During shutdown transient, separation pattern varies from FSS to RSS and finally returns to FSS. Several pressure peaks are observed during the RSS separation pattern. These pressure peaks generate lateral force or side loads in rocket nozzle.