• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2012.04a
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• pp.89-92
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• 2012

초음속 항공기를 설계하는데 있어서 일반적인 항공기와는 다른 성능이 요구되는데 그것은 바로 초음속에 의한 충격파가 발생시키는 추가적인 항력을 감소시키는 일이다. 날개의 Airfoil 형상을 결정하기 위해서는 공력 특성을 파악해야 하는데, 이를 알아보는 데 있어서 EDISON_CFD를 사용하였다. 충격파의 생성을 지연시키는 Supercritical Airfoil의 여러 형상에 필요한 격자를 생성하여 비점성, 압축성 유동 해석을 수행하였다. 비교에 필요한 다섯 개의 NASA Supercritical Airfoil을 선정하여, 아음속과 초음속으로 나누어 받음각에 따른 양력계수와 항력계수를 도출하고, 이를 토대로 양항비를 추정해 보았다. 추려진 것 중 가장 우수한 공력성능을 보이는 airfoil을 선정하였는데 그 결과 NASA SC-0403 airfoil의 공력 성능이 가장 뛰어나 그것을 선정하기로 하였고, 또한 2차원 공력 해석에서 얻은 양력계수를 면적에 대하여 적분하여 날개에서의 양력과 항력을 추정하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.365-370
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• 2013

현대에 이르러 초음속 운영 영역에서의 항공기에 대한 많은 연구가 진행되고 있으나, 음속 폭음 현상과 충격파 현상에서 야기된 높은 항력 및 연료 효율성 저하로 인하여 그 한계에 부딪치고 있다. Busemann 복엽 익형은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 형상이며, 상하 형상에 의한 파동 상쇄효과 및 파동 감소효과를 통해 충격파의 강도와 음속 폭음 효과를 감소시키는 형상이다. 하지만 본 익형은 탈설계 조건에서 항력 계수가 급격하게 증가하는 등의 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 EDISON_CFD를 이용하여 Busemann 복엽 익형의 주변 유동 특성에 대하여 면밀한 고찰을 수행하였다. 우선 Busemann 복엽 익형의 초기 형상에 대한 유동 조건별 해석을 통하여 탈설계 조건에서의 항력 성능 저하 문제에 대한 고찰을 하였다. 이후 3개의 형상 변수에 대한 매개 변수 연구를 통하여 익형의 각 형상 변수가 탈설계 영역 및 해당 영역에서의 최대 항력 계수에 미치는 영향에 대한 고찰을 수행하였으며, 이를 통하여 기존 형상보다 좁은 탈설계 구간을 가지고, 최대 항력 계수가 약 34.8% 감소한 부스만 복엽 익형을 설계하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.11a
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• pp.20-20
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• 2000

2개의 경사 충격파와 하나의 수직 충격파로 초음속 유동을 압축하는 초음속 공기 흡입구의 수치적 연구를 수행하였다. 지배방정식으로는 Navier-Stokes방정식을 사용하였고 난류모델로는 SST 모델을 사용하였다. 지배방정식의 점성항 계산에는 중심차분법을 사용하였고 대류항 계산에는 풍상차분법인 Roe의 FDS기법을 MUSCL기법과 결합하여 이용하였다. 유한 체적법을 이용하여 차분된 방정식은 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법으로 2차 정확도 시간 적분으로 비정상 과정의 연구를 수행하였다. 흡입구 배압을 정해주어야 하는 어려움을 해결하기 위해 흡입구 후면에 노즐을 달고 노즐의 면적을 조절하여 배압이 형성되도록 하였다.(중략)

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.04a
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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.

• 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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.10
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• pp.649-657
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• 2017

A rupture in a high-pressure pipe causes the fluid in the pipe to be discharged in the atmosphere at a high speed resulting in a supersonic jet that generates the compressible flow. This supersonic jet may display complicated and unsteady behavior in general. In this study, Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis was performed to investigate the compressible flow generated by a supersonic jet ejected from a high-pressure pipe. A Shear Stress Transport (SST) turbulence model was selected to analyze the unsteady nature of the flow, which depends upon the various gases as well as the diameter of the pipe. In the CFD analysis, the basic boundary conditions were assumed to be as follows: pipe of diameter 10 cm, jet pressure ratio of 5, and an inlet gas temperature of 300 K. During the analysis, the behavior of the shockwave generated by a supersonic jet was observed and it was found that the blast wave was generated indirectly. The pressure wave characteristics of hydrogen gas, which possesses the smallest molecular mass, showed the shortest distance to the safety zone. There were no significant difference observed for nitrogen gas, air, and oxygen gas, which have similar molecular mass. In addition, an increase in the diameter of the pipe resulted in the ejected impact caused by the increased flow rate to become larger and the zone of jet influence to extend further.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2001.11b
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• pp.634-639
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• 2001

The current study addresses experimental and computational work of impulse wave discharged from the exit of two kinds of right-angle pipe bends, which are attached to the open end of a simple shock tube. The weak normal shock wave with its magnitude of Mach number from 1.02 to 1.20 is employed to obtain the impulse wave propagating outside the exit of the pipe bends. A Schlieren optical system visualizes the impulse wave discharged from the exit of the pipe bends at an instant. The experimental data of the magnitude of the impulse wave and its propagating directivity are analyzed to characterize the impulse waves discharged from the exit of the pipe bends and compared with those discharged from a straight pipe. Computational results well predict the experimented dynamic behaviors of the impulse wave. The results obtained show that a right-angle miter bend considerably reduces the magnitude of the impulse wave and its directivity toward to the pipe axis, compared with the straight pipe and right-angle smooth bend. It is believed that the right-angle miter bend pipe can playa role of a passive control against the impulse wave.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.28 no.7
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• pp.850-856
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• 2004

When a shock wave arrives at the open end of a tube, an impulsive wave is discharged from the tube exit and causes serious noise and vibration problems. In the current study, the effect of the cross-sectional area of a circular tube on the impulsive wave is investigated using computational methods. Marten-Yee's TVD scheme was employed to solve axisymmetric, unsteady, compressible Euler equations. With a change in the cross-sectional area of the tube, the Mach number of an incident shock wave is varied between 1.01 and 1.50. The results obtained show that the magnitude of the impulsive wave strongly depends upon the Mach number of the incident shock wave and the cross-sectional area of the tube. It is also found that for a given cross-sectional area of the tube, the impulse wave has strong directivity to the tube axis.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.12 no.12
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• pp.943-949
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• 2002

The propagation of the impulse wave discharged from the Inclined exit of a pipe is investigated through shock tube experiment and numerical computations. The pressure histories and directivities of the impulse wave propagating outside from the exit of pipe with several different configurations are analyzed for the range of the incident shock wave Mach number between 1.1 and 1.4. In the shock tube experiments, the impulse waves are visualized by a Schlieren optical system for the purpose of validation of computational work. Computations using the two-dimensional. unsteady, compressible, Euler equations are carried out to represent the experimented impulse waves. Computed Schlieren images predict the experimented impulse waves with a good accuracy. The results obtained show that for the radial direction the peak pressure of the impulse wave discharged depends upon the Inclined angle of the exit of the pipe. but for the axial direction it is almost constant regardless of the inclined angle of the pipe exit.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2000.11b
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• pp.562-567
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• 2000

The Impingement of a weak shock wave discharged from the open end of a shock tube upon a flat plate was investigated using shock tube experiments and numerical simulations. Harten-Yee Total Variation Diminishing method was used to solve axisymmetric, unsteady, compressible flow governing equations. Experiments were carried out to validate the present computations. The effects of the flat plate and baffle plate sizes on the impinging flow field over the flat plate were investigated. Shock Mach number was vaned in the range from 1.05 to 1.20. The distance between the plate and shock tube was changed to investigate the effect on the peak pressure. From both the results of experiments and computations we obtained a good empirical equation to predict the peak pressure on the flat plate.