• 한국항공우주학회지
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• 제37권9호
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• pp.899-905
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• 2009

일반적으로 초음속 유동 실험 장치에는 축대칭형 노즐이나 이차원 대칭형 노즐이 사용되고 있다. 하지만, 이차원 비대칭형 초음속 노즐은 상대적으로 가공비용이 저렴하며 노즐의 결합부에서 생기는 불필요한 충격파 생성을 줄일 수 있는 이점이 있다. 본 논문에서는 초음속 혼합기의 연소 실험을 위해 마하수 2의 비대칭 초음속 노즐을 설계하였다. 특성곡선해법을 이용하여 설계된 노즐에 대하여 수치해석을 수행하여 경계층보정을 하였으며 최종적으로 가공된 노즐에 대하여 마하파를 가시화 하는 실험을 통하여 노즐의 성능을 검증하였다. 이를 통하여 2차원 비대칭형 초음속 노즐의 설계와 검증 방법을 제시하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.61-65
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• 2011

본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 노즐에서 나타나는 유동의 과소 과대팽창 문제를 최적화 기법을 이용하여 비대칭형상을 포함해 설계함으로써 개선시키고자 하였다. 노즐 형상 설계를 위해 8개의 설계변수를 설정하였으며 목적함수로는 후류 영역 출구까지의 정효율이 최대가 되도록 하였다. 최적화에는 iSIGHT-FD가 사용되었으며 근사최적화를 위한 방법으로는 Radial Basis Function을 이용하였다. 노즐유동의 계산에는 상용 코드인 FLUENT 6.3을 사용하였으며 개선된 노즐의 정효율은 기존 대비 1.35% 증가하였고 손실계수는 19.85% 감소하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.363-367
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• 2016

본 연구는 마하수 2.5의 초음속 영역에서 마하수 1.0의 슬롯 분사가 있는 후향계단 형상에 대한 유동장 특성을 분석하기 위하여 초음속풍동 시험부를 설계, 제작하였다. 비행체가 고속으로 움직일 때 공동 주위의 유동은 매우 복잡하여 수치해석 결과를 검증할 초음속풍동 시험 자료가 필요하기 때문에 기존의 2차원 대칭형 노즐을 아랫면이 평판인 비대칭형 노즐로 수정하였다. 특성곡선해법을 이용한 비점성 노즐을 설계하고, 시험을 통해 얻은 경계층 두께를 노즐에 반영하여 보정한 기법을 C 언어로 프로그래밍하여 얻은 결과를 수치해석 결과와 비교하여 검증하였다. 슬롯 분사 시 지속적인 유동장 변화 분석을 위한 초음속 유지시간 확보를 위해 저장탱크의 압력 변화에 따른 PID 제어프로그램 수정으로 초음속 유동 유지시간을 약 5초에서 약 6초로 1초 정도 연장하여 제어 효율을 향상하였고, 슬롯 분사가 있는 후향계단에서의 유동장 변화를 슐리렌장치로 가시화하여 복잡한 유동장 특성을 확인하였다. 향후 슬롯 분사의 속도와 유량, 유동장의 온도를 변화하여 공동에서의 막냉각 효과 분석을 위한 장비로 사용할 계획이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.758-759
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• 2010

본 논문에서는 포물선 형상의 팽창부로 설계된 이차원 노즐(M=3)에 톱니 형태의 대칭 및 비대칭 파동 채널을 교대로 설치하여 원형 음속 노즐에서 발생하는 추력과의 추력편차를 측정함으로써, 두 파동 벽면 내에서 일어나는 조파저항의 공진현상을 실험적으로 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.934-939
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• 2007

추력방향제어는 발사 직후 비행체를 임의의 방향으로 급선회해야 할 경우에 초음속 노즐의 배출가스 방향을 조절하여 측력과 모멘트를 형성시키는 방법이다. 본 연구에서는 압축공기를 이용한 비 연소시험으로 초음속유동 시험장치를 이용하여 기계적 편향판인 램프 탭의 설치위치에 따라 성능연구를 수행하였다. 밀도변화에 따라 유동장을 관찰할 수 있는 쉬리렌 장치를 이용하여 램프 탭 내부에서 발생하는 유동장 구조와 경사충격파의 위치 등을 가시화하였다. 아울러 각 방향에 작용하는 제어 힘, 추력손실 및 표면 압력 분포 등을 도시분석하였다.

• 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.

• 한국가시화정보학회지
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• 제9권2호
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• pp.61-65
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• 2011

Several previous works on rocket nozzle flows have revealed the existence of the transition from FSS to RSS and the occurrence of asymmetric flow associated with the boundary layer separation, which can cause excessive side-loads of the propulsion system. Thus, it is of practical importance to investigate the asymmetric flow behaviors of the propulsion nozzle and to develop its control method. In the present study, the asymmetric flow control method using a cavity system was applied to supersonic nozzle flow. Time-dependent asymmetric flow was experimentally investigated with the rate of change of the nozzle pressure ratio. The results obtained showed that the cavity system installed on nozzle wall would be helpful in fixing the unsteady motions of the boundary layer separation, consequently reducing the possibility of the occurrence of the asymmetric flow.