• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
• /
• pp.7-7
• /
• 1999

충돌/유출냉각은 연소실 벽면 등과 같이 열부하가 많이 걸리는 영역에서 고온의 연소가스로부터 표면을 보호하는 막냉각과 더불어 내부에 다공성 판을 설치하여 충돌제트에 의해 내부표면을 냉각시켜 가스터빈엔진의 고온요소의 냉각성능을 극대화시키는 방법 중의 하나이다. 이와 같은 냉각방법을 적용하면 벽면을 충돌제트에 의한 냉각과 함께 냉각유채를 막냉각에 활용함으로써 냉각효율을 극대화할 수 있다. 본 연구에서는 국소적인 값들을 획득하기 용이한 물질전달실험방법의 하나인 나프탈렌 승화법을 이용하여 수직으로 분사되는 충돌제트에 의한 유출판 내면에서의 열/물질전달특성을 분사판(injection plate)과 유출판(effusion plate) 사이의 높이, 분사제트의 속도, 분사홀간의 배열을 변화시켜가며 유출판만이 있는 경우와 비교, 분석하였다. 분사홀과 유출홀의 관 사이의 간격은 0.33d에서 10d까지 변화시켜가며 그 효과를 관찰하였으며, 홀배열 효과를 보기 위하여 2가지 홀배열(staggered array, shifted array)에 대하여 실험하였다. 또한 분사제트의 속도효과를 고찰하기 위하여 분사제트의 Rc$_{d}$=5,000-12,000까지 변화시켜가며 실험을 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
• /
• pp.8-9
• /
• 1997

산업의 발달과 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 고효율, 저공해인 가스터빈의 응용범위가 넓어지고 있는 추세이다. 가스터빈 기관의 효율을 높이기 위해서는 터빈 입구온도를 높이는 것이 필수적인데 이는 재질에 의해 제한 받게 되고 이 때문에 효과적인 냉각방법의 필요성이 대두되었다 충돌제트는 국소적으로 높은 열/물질 전달 효과를 얻을 수 있어서 터빈 블레이드 냉각과 연소기 벽면 냉각에 효과적으로 응용 될 수 있다. 이러한 충돌제트의 냉각효과는 제트출구의 초기조건에 매우 민감한데 Kelvin-Helmholts 불안정은 불안정한 자유전단층에서 자연적인 와류생성(roll up)과 개개의 와류고리 형성의 원인이 되고 이 고리의 성장과 병합(pairing)은 제트의 유동특성에 상당히 영향을 미친다. 제트주위에 생성되는 이러한 와류에 의해 제트중심에서 속도와 난류강도가 변하게 된다. 이러한 제트초기의 불안정성은 하류에서의 와류성장에 영향을 끼치기 때문에 와류의 조절에 의한 충돌 면에의 열 전달 효과 상승을 기대할 수 있다. 이 조절방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 하나는 제트주의 환형관에 이차유동을 가하여 와류를 직접 제어함으로써 자유전단류(free shear layer flow)의 안정성 원리를 이용하여 열 전달을 촉진하는 것이고 다른 하나는 음향여기(acoustic exitation)를 사용하여 제트주위의 와류형성을 조절하는 것인데, 자연적으로 형성되는 와류의 주파수(와류의 고유주파수)나 부조화 주파수(subharmonic)로 음향여기 시키는 경우 제트 주위 와류는 더욱 증폭되고 그렇지 않은 경우 제트주위 와류의 형성이 억제되어 더 긴 제트코어의 길이 및 제트코어 주위에서 작은 크기의 와류들이 형성된다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권5호
• /
• pp.329-339
• /
• 2017

충돌제트는 제트가 충돌하는 정체 영역에 매우 높은 열전달을 제공하기 때문에 다양한 분야에서 적용되고 있다. 그러나 제트가 벽면에 부딪친 후 벽면 제트에 의해 야기되는 충돌 챔버 내의 횡방향 유동은 여러 개의 제트로 구성된 배열제트인 경우 하류에 있는 제트 유동을 방해하거나 휘게 할 수 있으며, 이로 인해 배열 충돌제트의 냉각 성능은 감소하게 된다. 파형 구조는 하류 제트에서의 횡방향 유동영향을 줄이기 위해 인접한 충돌 제트 사이에 있는 파형 속에 사용된 냉각 공기를 유입시키는 역할을 하며, 이러한 파형 구조에서의 유동 및 열전달 특성에 대해 수치해석을 수행하였다. 3차원, 정상상태, 비압축성 유동으로 고려하고 해석하였으며 ANSYS-CFX 15.0 코드를 사용하였다. 파형 구조의 형상 변수가 배열 충돌제트의 횡방향 유동 억제에 미치는 영향을 제시하고 분석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
• /
• pp.17-17
• /
• 1999

충돌제트는 산업, 항공우주, 군사 분야 등 공학적으로 많은 분야에서 응용되고 있다. 산업분야에서 충돌제트는 설치가 간단하고 형태가 단순하면서도 열 및 물질 전달효과가 상당히 크기 때문에 고효율의 열전달 효과를 얻을 수 있다는 점에서 광범위하게 응용된다. 예를 들면 물체 표면의 부분냉각은 고온 금형의 급속 냉각, 가스터빈 깃의 냉각, 전자부품의 냉각 등에 이용되며 부분 가열에서는 제철, 제지 및 유리공업, 금형의 풀림 등에 폭 넓게 적용된다. 항공우주, 군사분야에서는 수직/단거리 이·착륙기(V/STOL)의 발진, 미사일 발사시스템, 다단 로켓의 분리, 우주공간에서의 도킹, 화염 편향기 등에 적용이 되며 대부분 평판이나 특수한 판의 형상에 과소 팽창제트가 충돌할 때 발생하는 현상에 대한 것이다.

• 기계와재료
• /
• 제20권1호통권75호
• /
• pp.115-129
• /
• 2008

• 한국추진공학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.83-93
• /
• 2017

파형 구조는 배열 충돌제트 하류에서의 횡방향 유동 영향을 줄이기 위해 충돌제트 사이의 파형 속에 사용된 냉각 공기를 유입시키며, 이러한 파형 구조에서의 유동 및 열전달 특성에 대해 수치해석을 수행하였다. 모든 계산은 3차원, 정상상태, 비압축성 유동으로 고려하였으며 ANSYS-CFX 15.0 코드를 사용하였다. 제트 홀에서 평균 Reynolds 수는 10,000이며, Spanwise 단면에서 충돌제트의 경사각도는 $70^{\circ}$, $80^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$ 이고, Streamwise 단면에서 충돌제트의 경사각도는 $70^{\circ}$, $90^{\circ}$ 및 $110^{\circ}$ 이다. 본 연구에서는 배열 충돌제트의 경사각도가 파형 구조의 유동 및 열전달 특성에 미치는 영향에 대해 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.1083-1094
• /
• 1995

An experimental study has been carried out for jet-impingement cooling on the semi-circular concave surface. Two different nozzles(round edged nozzle and rectangular edged nozzle) are utilized and heat transfer coefficients on the concave surface have been measured under a constant heat flux condition. The characteristics of heat transfer has been discussed in conjunction with measured jet flow. Velocity and turbulence intensity of free jets issuing from two different nozzles have been measured by Laser Doppler Anemometry and theromocouple measurements have been done for temperatures on the concave surface. The effects of the nozzle shape, the distance between the nozzle exit and the stagnation point of the surface and the nozzle exit velocity on heat transfer were studied.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
• /
• pp.489-496
• /
• 2001

Two perforated plates are used to investigate local heat/mass transfer characteristics in an impingement/effusion cooling system. A naphthalene sublimation method is conducted to determine the local heat/mass transfer coefficients on the upward facing surface of the effusion plate. The two plates are placed in parallel position with gap distances of 1, 2, 4 and 6 times of effusion hole diameter. The effects of hole arrangements of the plates are studied for staggered, square, and hexagonal arrays. The experiments are conducted at Reynolds number of 10,000 based on the effusion hole diameter. The results show that the smaller hole size in the staggered array has the higher transfer coefficients on the stagnation region due to the formation of higher momentum flows through the impingement holes. In the square array, heat/mass transfer on the target plate is more uniform as the number of impingement holes increases. High and uniform heat/mass transfer coefficients are obtained in the hexagonal array.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
• /
• pp.2219-2226
• /
• 2003

Two perforated plates are placed in parallel and staggered arrangements with a gap distance of 2 times of the hole diameter, and initial crossflow passes between the plates. Both the injection and effusion hole diameters are 10 mm, and the Reynolds number based on the hole diameter and hole-to-hole pitch are fixed to 10,000 and 6 times of the hole diameter, respectively. To investigate the effect of crossflow, the flow rate of crossflow is changed from 0.2 to 2 times of that of the impinging jet. A naphthalene sublimation method is used to determine the local heat/mass transfer coefficients on the upward facing surface of the effusion plate. With the initial crossflow, the heat/mass transfer rates on the effusion (target) plate decrease as the velocity of crossflow increases, since the crossflow induces the locally low transfer regions formed at the mid-way between the effusion holes. However, the impingement/effusion cooling with crossflow presents higher heat/mass transfer rates than the array jet impingement cooling with the same initial crossflow.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제26권1호
• /
• pp.101-109
• /
• 2002

Two perforated plates are used to investigate local heat/mass transfer characteristics in an impingement/effusion cooling system. A naphthalene sublimation method is conducted to determine the local heat/mass transfer coefficients on the upward facing surface of the effusion plate. Two plates are placed in parallel position with gap distances of 1, 2, 4 and 6 times of effusion hole diameter. The effects of hole arrangements of the plates are studied fur staggered, square, and hexagonal arrays. The experiments are conducted at Reynolds number of 10,000 based on the effusion hole diameter. The results show that the smaller hole size in the staggered array has the higher transfer coefficients on the stagnation region due to the formation of higher momentum flows through the impingement holes. In the square array, heat/mass transfer on the target plate is more uniform as the number of impingement holes increases. High and uniform heat/mass transfer coefficients are obtained for the hexagonal array.