• 제목/요약/키워드: Pressure Sensitive Paint(PSP)

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Flow Visualization of Flowfield Structures around an Aerospike Nozzle using LIF and PSP

  • NIIMI Tomohide;MORI Hideo;TANIGUCHI Mashio
    • 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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    • 한국가시화정보학회 2004년도 Proceedings of 2004 Korea-Japan Joint Seminar on Particle Image Velocimetry
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    • pp.75-80
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    • 2004
  • Aerospike nozzles have been expected to be used for an engine of a reusable space shuttle to respond to growing demand for rocket-launching and its cost reduction. In this study, the flow field structures in any cross sections around clustered linear aerospike nozzles are visualized and analyzed, using laser induced fluorescence (LIF) of nitrogen monoxide seeded in the carrier gas of nitrogen. Since flow field structures are affected mainly by pressure ratio, the clustered linear aerospike nozzle is set inside a vacuum chamber to carry out the experiments in the wide range of pressure ratios from 75 to 200. Flow fields are visualized in several cross-sections, demonstrating the complicated three-dimensional flow field structures. Pressure sensitive paint (PSP) of PtTFPP bound by poly- IBM -co-TFEM is also applied to measurement of the complicated pressure distribution on the spike surface, and to verification of contribution of a truncation plane to the thrust. Finally, to examine the effect of the sidewalls attached to the aerospike nozzle, the flow fields around the nozzle with the sidewalls are compared with those without sidewalls.

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램프를 이용한 측 추력기 성능향상에 관한 연구 (A Study for Performance Enhancement of Side Jet using a Ramp)

  • 변영환;배기준;;이재우
    • 한국항공우주학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.73-79
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    • 2004
  • 초음속 유동하에서 측 추력기의 후방에 램프를 설치하였을 경우의 유통 현상을 실험 및 수치해석을 이용하여 해석하였다. 실험적인 방법으로, 가시화방법으로는 쉴리렌, 압력 측정을 위한 방법으로 압력 탭 (Pressure Tap), Pressure Sensitive Paint를 이용하였으며, 수치해석을 위하여 AeroSoft사의 GASP ver. 4.0을 사용하였다. 실험조건은 자유류의 흐름이 마하수 4 측 추력기와 자유류의 압력비가 532 이었으며 GASP을 사용하여 3D 램프형상에 대한 고찰을 하였다. 위의 모든 결과들은 후방의 램프가 없을 경우와 비교를 통하여 램프를 장착하였을 경우 수직력의 감소없이 피칭다운 모멘트가 70% 정도 감소함을 확인하였다.

압력감응페인트를 이용한 평판에서의 막냉각 계수 측정 (Measurement of the Film Cooling Effectiveness on a Flat Plate using Pressure Sensitive Paint)

  • 박승덕;이기선;김학봉;곽재수;김재환
    • 한국추진공학회지
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    • 제12권5호
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    • pp.67-72
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    • 2008
  • 본 연구에서는 압력감응페인트를 이용하여 평판에서의 막냉각 계수를 측정하였다. 6개의 막냉각 홀을 평판에 대해 30도의 각도를 갖도록 제작하였고, 평균 분사비는 0.5, 1, 2로 하였다. 그 결과, 압력감응페인트 기법으로 막냉각 계수의 분포를 성공적으로 측정할 수 있었고, 실험 결과는 기존의 참고 문헌의 결과와 유사한 경향을 보였다. 막냉각 홀 근처의 막냉각 계수는 분사비가 낮은 경우가 더 높게 나타났다. 분사비가 증가할수록 막냉각 홀 근처의 막냉각 계수는 낮아졌는데, 이는 높은 냉각 유체의 모멘텀에 의해 막냉각 유체가 주유동의 경계층을 뚫고 표면에서 멀어지기 때문이다. 하류에서는 높은 분사비의 경우가 높은 막냉각 계수를 보였는데, 이것은 막냉각 유체가 표면에 재부착되기 때문이다.

코안다 효과를 이용한 평판 슬롯의 막냉각 성능 향상 (Improvement of Film Cooling Performance of a Slot on a Flat Plate Using Coanda Effect)

  • 김기문;김예지;곽재수
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제20권2호
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    • pp.5-10
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    • 2017
  • In this study, the Coanda effect inducing bump was applied to improve the film cooling effectiveness on the flat plate with $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$ angled rectangular slots. The slot length to width ratio was 6. A cylindrical cap shaped structure, called Coanda bump, was installed at the exit of the slot to generate Coanda effect. The width and height of the bump was 10.5 mm and 1 mm, respectively. The film cooling effectiveness was measured at the fixed blowing ratio, M=2.0, using pressure sensitive paint (PSP) technique. The mainstream velocity was 10 m/s and the turbulence intensity was about 0.5%. Results showed that the film cooling effectiveness for case of $30^{\circ}$ angled slot was higher than that of $45^{\circ}$ angled slot. It was found that there was no positive effect of Coanda effect on the overall averaged film cooling effectiveness for the $30^{\circ}$ angled slot. On the other hand, for the $45^{\circ}$ angled slot, the film cooling effectiveness was improved with the installation of the Coanda bump.

측추력기의 성능 향상에 관한 연구

  • 변영환
    • 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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    • 한국가시화정보학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.9-18
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    • 2004
  • 초음속 유동하에서 측추력기 주위의 유동 현상을 실험 및 수치해석을 이용하여 해석하였다. 실험은 버지니아공대의 초음속 풍동과 건국대의 초음속 풍동을 사용하였으며 계산 코드는 Aerosoft 사의 GASP(ver.4.0)과 건국대의 AADL3D를 사용하였다. 실험결과는 Schlieren, Shadow graph 등의 가시화 장치와 압력 센서와 PSP(Pressure Sensitive Paint)를 이용하여 유동장 특성과 압력분포를 구하여 실제 작용되는 힘과 모멘트를 구하였다. 실험조건은 자유류의 흐름이 마하수 4 이고 측추력기와 자유류의 압력비가 532 이었다. 성능향상 방안으로 측추력기 후방에 램프를 설치하는 것을 제안하였으며 이에 대한 실험을 수행하여 수직력에 대한 변화는 없지만 피칭다운 모멘트가 약 $70\%$ 감소함을 보여주어 실제로 성능이 향상되었음을 입증하였다. 또한 측추력기의 성능에 영향을 주는 여러 가지 인자들에 대한 가시화실험을 수행하여 그 이해를 돕고자 하였으며, 현재 건국대에서 보유하고 있는 고속유동 관련 실험장치의 소개와 이를 이용한 연구들을 소개하므로써 압축성 유동장 연구에 이러한 실험장치의 필요성에 대한 이해를 구하고자 한다.

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Visualization of Flow in a Transonic Centrifugal Compressor

  • Hayami Hiroshi
    • 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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    • 한국가시화정보학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.1-6
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    • 2002
  • How is the flow in a rotating impeller. About 35 years have passed since one experimentalist rotating with the impeller. of a huge centrifugal blower made the flow measurements using a hot-wire anemometer (Fowler 1968). Optical measurement methods have great advantages over the intrusive methods especially for the flow measurement in a rotating impeller. One is the optical flow visualization (FV) technique (Senoo, et al., 1968) and the other is the application of laser velocimetry (LV) (Hah and Krain, 1990). Particle image velocimetries (PIVs) combine major features of both FV and LV, and are very attractive due to the feasibility of simultaneous and multi-points measurements (Hayami and Aramaki, 1999). A high-pressure-ratio transonic centrifugal compressor with a low-solidity cascade diffuser was tested in a closed loop with HFC134a gas at 18,000rpm (Hayami, 2000). Two kinds of measurement techniques by image processing were applied to visualize a flow in the compressor. One is a velocity field measurement at the inducer of the impeller using a PIV and the other is a pressure field measurement on the side wall of the cascade diffuser using a pressure sensitive paint (PSP) measurement technique. The PIV was successfully applied for visualization of an unsteady behavior of a shock wave based on the instantaneous velocity field measurement (Hayami, et al., 2002b) as well as a phase-averaged velocity vector field with a shock wave over one blade pitch (Hayami, et al., 2002a. b). A violent change in pressure was successfully visualized using a PSP measurement during a surge condition even though there are still some problems to be overcome (Hayami, et al., 2002c). Both PIV and PSP results are discussed in comparison with those of laser-2-focus (L2F) velocimetry and those of semiconductor pressure sensors. Experimental fluid dynamics (EFDs) are still growing up more and more both in hardware and in software. On the other hand, computational fluid dynamics (CFDs) are very attractive to understand the details of flow. A secondary flow on the side wall of the cascade diffuser was visualized based either steady or unsteady CFD calculations (Bonaiuti, et al.,2002). EFD and CFD methods will be combined to a hybrid method being complementary to each other. Measurement techniques by image processing as well as CFD calculations give a huge amount of data. Then, data mining technique will become more important to understand the flow mechanism both for EFD and CFD.

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