• 한국항공우주학회지
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• 제30권8호
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• pp.1-9
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• 2002

압력비에 따라 유동 구조가 달라지는 박리 노즐 유동을 수치적인 방법으로 해석하였다. 축대칭 Navier-Stokes 식에 유한 체적법을 적용하여 공간 차분항에는 AUSM 기법, 시간 차분항은 2차의 시간 정확도를 가지는 기법을 사용하였다. 형상이 주어진 노즐 유동은 압력비에 따라 1차원 해석해가 존재하지만, 수치적으로 해석된 축대칭 노즐 유동은 매우 복잡한 유동 구조를 나타내었다. 압력비에 따라 박리 또는 비박리 유동, 정상 또는 일정한 주기성을 가지는 비정상 유동, Regular reflection, recirculation이 존재하거나 존재하지 않는 Mach Reflection 등의 특징적인 유동을 가지고 있었다. 본 연구에서는 이러한 유동 구조 중에서 박리 노즐 유동을 고찰하여 일정한 규칙성을 가지고 유동 구분을 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권2호
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• pp.35-41
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• 2009

핀틀 움직임에 따라 노즐 팽창비와 압력비가 동시에 연소면적도 변함에 따라 노즐 내부의 유동장 구조는 물론 유동박리 특성도 변한다. 본 논문에서는 핀틀 위치가 노즐 내부 유동장 구조에 미치는 영향을 공압시험과 수치해석 기법을 이용하여 분석하였다. Fluent에서 제공하는 RANS를 위한 난류모델을 적용한 결과, Spalart-Allmaras 모델이 공압시험에 얻은 노즐벽면 압력을 잘 모사하는 것으로 나타났다. 적용된 노즐이 원뿔형 노즐이었음에도 핀틀 끝단에서 발생한 유동박리에 의한 충격파 때문에 Contoured 또는 Optimized 노즐에서 나타나는 Cap-shock pattern과 유사한 유동 구조가 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.379-382
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• 2017

핀틀을 적용한 듀얼 벨 노즐의 유동해석을 통해 유동 특성을 조사하였다. 동일한 조건의 핀틀-벨 노즐과 추력계수 및 추력을 비교하였고, 핀틀 스트로크에 따른 차이를 조사하였다. 스트로크 0 mm에서는 듀얼 벨 노즐의 추력이 벨 노즐보다 약 13.18% 높았고, 핀틀이 후진했을 때는 벨 노즐과 유사하였다. 스트로크에 따른 팽창비 변화는 박리와 천이를 통해 고도 보정을 수행하는 듀얼 벨 노즐에게 더 유리한 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.47-55
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• 2018

축 대칭 형상의 핀틀 노즐에서 3차원 효과 여부를 파악하기 위하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 초음속 노즐을 통해 배출되는 압축성 유동을 정확히 예측하기 위해 k-${\omega}$ SST 난류 모델에 압축성 보정 모델을 결합하였다. 핀틀의 전단과 후단에서 재순환 영역이 관찰되었으며, 노즐을 통해 분출되는 유동은 복잡한 충격파 구조를 형성하였다. 각 핀틀 위치에서 2차원 축대칭과 3차원의 수치해석 결과를 실험데이터와 비교해 볼 때 3차원 결과가 접선 방향 유동의 3차원 효과로 인해 유동 박리 위치와 박리로 인한 압력 상승 변화과정을 정확히 예측하였다.

• 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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• 제17권1호
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• pp.61-69
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• 2013

핀틀 움직임에 의해 발생되는 큰 유동박리에 대해 적합한 2-방정식 난류모델의 압축성계수 보정모델을 판단하기 위하여 수치적 연구를 수행하였다. 난류모델은 저 레이놀즈수 k-${\varepsilon}$ 모델과 k-${\omega}$ SST 모델에 압축성 보정 모델(Wilcox와 Sarkar 모델)을 적용하여, 핀틀 노즐의 세부유동장을 관찰하고 노즐 벽면에서의 압력을 실험데이터와 비교 분석하였다. 마하디스크(Mach disk)의 위치와 박리영역에서의 압력 회복 형태는 난류모델에 따라 다르게 나타났으며, 각 난류모델에 압축성 보정을 적용하여 유동 박리 포획의 정확도를 개선하였다. 압축성이 보정된 k-${\varepsilon}$ 모델이 실험결과와 매우 잘 일치하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권4호
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• pp.59-67
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• 2016

작동 고도에 따라 노즐 내부에서 박리유동이 발생 또는 미발생 하는 관통형 핀틀노즐의 추력의 특성을 파악하기 위해 수치적 연구를 수행하였다. 난류모델은 저 레이놀즈 수 $k-{\varepsilon}$ 모델과 압축성 보정 모델인 Sarkar 모델을 적용하여, 핀틀 노즐의 내부 유동장을 관찰하고 노즐 벽면에서의 압력을 실험데이터와 비교하였다. 작동고도가 높아질수록 외기의 압력은 낮아지므로 낮은 고도에서의 유동 박리는 사라지고 제트의 팽창은 커진다. 추력특성을 분석하기 위해 추력을 추력의 모멘텀항과 압력항으로 나누어 분석하였다. 고도가 높아질수록 저고도에서의 박리로 인해 감소된 압력회복이 증가하고, 추력의 압력항이 증가하여 추력과 추력계수는 증가한다. 고도 20 km 조건에서는 지상에 비해 추력과 추력계수가 약 9% 증가한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.153-160
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• 2011

레이저가공에서 가공부위의 용융물질을 제거하는 보조가스의 역할을 살펴보기 위하여, 절단경사면에 충돌하는 초음속 동축/탈축노즐 유동의 특성이 실험적으로 관찰되었다. 보조가스의 압력, 노즐과 절단면과의 사이거리, 절단폭, 그리고 탈축노즐의 위치 등 다양한 관계변수의 변화에 대하여, 수백 개의 고해상도의 쉴러린 영상이 획득되었다. 그 결과, 단순한 보조가스의 증가가 절단면 하부에서 발생하는 유동박리를 제거하는데 효율적이지 않음이 관찰되었고, 절단폭의 증가와 탈축노즐의 운용으로 절단면에서의 박리현상을 경감시킬 수 있음이 확인되었다. 또한 음속노즐에 비하여 초음속노즐의 경우는 노즐출구와 가공면 사이의 사이거리가 절단면에서의 박리현상에 큰 영향을 미치지 않음이 관찰되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.1-9
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• 2013

노즐 목 및 출구 면적이 동시에 조절되는 축소-확대 형상의 가변노즐을 수치해석적으로 연구하였다. 최적 팽창 및 후기 연소기 구동시의 최적 노즐 형상 구현을 위해 가변 노즐이 요구된다. 후기연소기 작동유무와 노즐 플랩 위치에 따른 각 조건에 대한 정상상태 계산 및 이동격자 기법을 적용한 과도해석을 수행하였다. 노즐 가변에 의해 내부 유동장의 변화가 유발되었고, 추력이 주기적으로 변화하였다. 탈설계점에서 과대팽창으로 인해 노즐 출구 끝단에서 유동 박리 현상이 발생하였으며, 과소팽창에 의해 충격파가 발생하였다. 이러한 현상은 가변 노즐의 제어를 통해 해결할 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.62-72
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• 2004

본 연구에서는 우선 전산 결과의 신뢰성을 검증하기 위하여 동일 조건의 실험결과와 비교하였다. 그 결과를 살펴보면 전산결과와 실험결과가 대체적으로 잘 일치하였다. 다음으로 압력면 및 흡입면의 원호반경, 피치 코드비등의 설계인자에 따른 유동해석을 실시하였다. 익렬내의 유동 및 성능 특성은 익렬 앞전 및 노즐 끝단에서 발생하는 충격파와 익렬 내부에서 발생하는 박리에 의해 주로 좌우되었다. 그리고 노즐 끝단에서 발생하는 충격파와 박리는 익렬 내부 유로 면적에 의해서 좌우되었으며, 익렬 앞전에서 발생하는 충격파는 노즐이 차지하고 있는 익렬 개수에 의해 영향을 받았다.