• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권5호
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• pp.646-655
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• 2001

This paper reports the effects of nozzle exit boundary layer swirl on the instability modes of underexpanded supersonic jets emerging from plane rectangular nozzles. The effects of boundary layer swirl at the nozzle exit on thrust and mixing of supersonic rectangular jets are also considered. The previous study was performed with a 30°boundary layer swirl (S=0.41) in a plane rectangular nozzle exit. At this study, a 45°boundary layer swirl (S=1.0) is applied in a plane rectangular nozzle exit. A three-dimensional unsteady compressible Reynolds-Averaged Navier-Stokes code with Baldwin-Lomax and Chiens $\kappa$-$\xi$ two-equation turbulence models was used for numerical simulation. A shock adaptive grid system was applied to enhance shock resolution. The nozzle aspect ratio used in this study was 5.0, and the fully-expanded jet Mach number was 1.526. The \"flapping\" and \"pumping\" oscillations were observed in the jets small dimension at frequencies of about 3,900Hz and 7,800Hz, respectively. In the jets large dimension, \"spanwise\" oscillations at the same frequency as the small dimensions \"flapping\" oscillations were captured. As reported before with a 30°nozzle exit boundary layer swirl, the induction of 45°swirl to the nozzle exit boundary layer also strongly enhances jet mixing with the reduction of thrust by 10%.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.54-62
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• 2023

자유로운 이착륙과 뛰어난 비행능력을 가진 플랩핑 날갯짓 비행체에 관한 집중적 연구개발이 진행되고 있다. 대부분의 플랩핑 날갯짓에 관한 연구는 동기화된 운동의 다양한 운동변수에 대한 연구들로 비동기 운동을 수행하는 에어포일의 비정상 공력 특성에 미치는 영향에 대한 관심은 크지 않았다. 본 연구에서는 히브와 피치 진동운동 주파수가 서로 다른 에어포일의 비정상 공력특성을 수치적으로 연구했다. 먼저 비동기 운동에 따른 운동특성과 받음각 변화를 파악하였다. 해석 결과 진동수 비가 1.0인 경우 양력은 발생하지 않았고 추력이 크게 발생했다. r=0.5인 경우 양력이 크게 발생하였다. 에어포일 주변의와 분포와 표면에서의 압력계수를 분석하여 비동기 진동운동을 하는 에아포일의 공력특성을 분석했다. r=0.5인 경우 r=1.0인 경우 보다 더 큰 앞전 및 뒷전 와들이 관찰되었으며, 이 와들이 비동기 진동운동을 하는 에어포일의 공력특성에 큰 영향을 미친 것을 발견하였다. 향후 피치진동의 진폭이 비동기 진동운동을 하는 에어포일의 비정상 공력특성에 미치는 영향을 연구할 계획이다.