• 한국항공우주학회지
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• 제43권4호
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• pp.304-310
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• 2015

핀틀추력기는 추력조절을 위해 노즐목면적을 조절하는 핀틀 스트로크 개념을 사용한다. 충남대학교에서 수행한 공압시험용 핀틀추력기에 대해 MATLAB을 사용하여 1-D 시뮬레이션 성능예측 기법을 연구하였고 전산수치해석과 1-D 시뮬레이션을 수행하여 결과를 비교하였다. 일차원 유동이론에 근거한 성능예측결과는 챔버압력에 대해 경향성 뿐만 아니라 계산값까지 유사한 것을 확인하였지만, 노즐벽면의 박리로 인해 추력에 대해서는 오차가 존재하였다. 수치해석 결과로 모든 핀틀 스트로크 구간에서 노즐의 확장부 부분의 설계 노즐목 부근에서 유동박리가 발생하는 것을 확인하였다. 엠피리컬(Empirical) 추력예측 법은 노즐벽면의 박리를 포함하며, 1-D 엠피리컬 시뮬레이션은 초기 핀틀 스트로크 구간에서 추력을 잘 예측하였다.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.10-16
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• 2012

지상연소시험용 추력기 노즐의 성능해석을 위하여 노즐유동 특성 및 플룸 구조를 해석한다. 2차원 축소확대 노즐유동을 해석하고, 이를 실험값과 비교하여 해석기법 검증 및 난류모델 선정을 수행한다. k-${\omega}$ SST 난류모델을 사용한 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식으로 2차원 축대칭 지상연소시험용 노즐을 해석한 결과, 초기 설계된 노즐내부에서 충격파 및 유동박리에 의한 성능저하가 관찰되었다. 이에 노즐 확대부분의 형상을 수정하여 성능 향상을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.321-324
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• 2011

지상연소시험용 소형 액체로켓엔진 초음속 노즐의 성능해석을 위하여 노즐내 유동특성 및 플룸 구조를 $k-{\omega}$ SST모델을 사용한 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식으로 해석하였다. 해석기법의 검증을 위하여 2차원 축소-확대 노즐 초음속 유동의 해석값과 실험치를 비교하고, 검증된 기법으로 2차원 축대칭 노즐의 성능해석을 수행하였다. 그 결과 노즐 내부에 유동박리 및 역류현상의 발생이 확인되었으며, 이 해석결과는 소형 액체로켓엔진 노즐 최적설계에의 기초자료로 제시되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.167-171
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• 2012

비행고도가 우주비행체 자세제어용 하이드라진 추력기 노즐의 추력성능 특성에 미치는 영향을 규명하기 위해 노즐유동 해석을 수행한다. k-${\omega}$ SST 난류모델을 사용한 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식으로 노즐유동을 비행고도 변이별로 해석하되, 비행고도는 연속체역학이 유효한 범위내로 제한한다. 작동 고도가 10 km 이하일 때는 노즐내부에 충격파 및 유동박리 등의 비가역적 현상이 발생하여 추력성능이 감소하였으나, 30 km 이상의 고도환경에서는 공칭추력 수준으로 회복되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.46-52
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• 2006

현재까지 적용되고 있는 추력제어 장치로는 크게 노즐의 확대부에 장착되어 화염의 방향을 조종하는 제트베인(jet vane), 제트탭(jet tab)방식과 노즐자체를 회전하는 방식인 볼/소켓형(ball & socket) 노즐, 플렉시블 씰형 (flexible seal)노즐로 구분된다. 본 연구는 노즐자체를 회전하여 추력방향을 제어하는 볼/소켓형(ball & socket) 노즐이 회전할 경우 발생되는 유입부의 비대칭성이 노즐 성능에 미치는 영향을 예측하기 위하여 수행한 3차원 수치해석결과와 공압시험 결과를 수록하였다. 유동해석 결과 유입부의 비대칭성이 유동에 미치는 영향은 노즐 목을 지나면서 현저히 줄어들고 하류 유동에 미치는 영향이 미비하였으며 해석된 주 추력의 크기는 시험에서 측정된 추력과 비슷한 경향을 나타내었으나 측 추력의 경우 시험 값보다 낮게 나타났다. 또한 시험의 결과 기하학적으로 회전된 회전각에 의한 추력방향과 측정된 추력의 방향이 일치하지 않음을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권8호
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• pp.790-796
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• 2008

고체 추진기관은 고정된 추진제 그레인 형상과 노즐목 때문에 정해진 단순 추력을 가지게 된다. 핀틀 노즐은 기존의 고체 추진기관의 장점을 가지면서도 추력 조절이 불가능한 단점을 보완하기 위해 제안된 방법이다. 본 연구에서는 핀틀 형상이 노즐 성능에 미치는 영향을 실험과 수치해석 방법으로 평가하였다. 핀틀 형상은 단순성의 원리에 근거하여 변경하였으며 각각의 형상에 대한 내부 유동장은 난류모델을 적용하여 Fluent로 해석하였다. 본 연구로부터 핀틀 형상이 노즐내의 충격파 구조 및 유동박리 영향을 주어 노즐 추력 및 핀틀 하중에 영향을 미침과 최적의 노즐 성능을 발휘할 수 있는 핀틀 형상이 존재함을 확인하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제12권2호
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• pp.1-10
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• 1994

노즐에서 분사되는 제트의 거동에 대해 전반적으로 고찰해보고, 실제 후판의 레이저 절단성 실험 을 통해 노즐의 영향 및 혼합가스의 절단면 질 향상효과 등을 살펴보았다. 간략히 요약하면 다음 과 같다. 아음속제트는 노즐압력을 증가함에 따라 절단압력도 증가하지만 노즐과 재료사이의 거 리를 가능한 작게 유지하여야 하는 제약이 있다. 따라서 사용중에 손상이 가기 쉽다. 이를 해결하 고자 초음속제트의 사용이 연구되고 있지만 shock의 형성으로 인해 노즐압과 절단압은 매우 비선 형적인 관계를 갖는다. 따라서 (i)고압에서도 MSD가 형성되지 않고 주기적인 압력 재상승이 나 타나도록 하거나, (ii)Laval노즐을 이용해 shock구조가 형성되지 않고 큰 절단거리를 얻도록 하는 방법이 제시되고 있다. 초음속노즐의 후판 절단 적용 가능성을 분석해 본 결과 유동 박리 현상으 로 인해 후판보다는 박판의 향상을 위해서는 적절한 조성의 혼합가스를 사용하는 것이 아주 효과 적이었으며, 보조 가수 제트를 채용해 slag제거를 효율적으로 수행 할 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권3호
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• pp.30-38
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• 2010

노즐에 대한 익렬의 위치가 따른 부분 흡입형 초음속 터빈 내부의 유동특성에 미치는 영향을 파악하고 그 특성을 살펴보기 위해 실험을 실시하였다. 터빈 익렬 내부의 유동 가시화를 위해 슐리렌 시스템을 사용하였으며, 압력변환기를 이용하여 터빈 익렬 내부의 정압력을 측정하였다. 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 유동박리, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었으며, 노즐에 대한 터빈 익렬 위치에 따른 터빈 내부의 유동특성을 파악할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.383-387
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• 2017

비대칭 3차원 핀틀 노즐 형상에서 연소실과 핀틀 노즐의 연결관 각도와 핀틀 위치가 성능계수에 미치는 영향을 분석하기 위해 3차원 수치해석을 수행하였다. 초음속 노즐을 통해 배출되는 유동 특성을 정확히 예측하기 위하여 $k-{\omega}$ SST의 압축성 보정 난류모델을 적용하였다. 비대칭 3차원 형상에 의한 복잡한 유동 구조로 인하여 나선형 형태의 유선과 유동 박리가 관찰되었으며, 이로 인하여 유동의 전압력 손실이 크게 발생되었다. 유입관의 각도가 감소할수록 성능계수가 증가하였으며, 핀틀의 위치에 따른 유동구조가 크게 변화되기 때문에 이에 대한 성능 특성을 분석하였다.