• 제목/요약/키워드: Shock/Boundary Layer Interaction

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Study on the Affects of Mounting Axisymmetric Inlet to Airframe

  • Ando, Yohei;Matsuo, Akiko;Kojima, Takayuki;Maru, Yusuke;Sato, Tetsuya
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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    • pp.699-702
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    • 2004
  • In this study, the affect of mounting axisymmetrical supersonic inlet to airfoil, which has 65 degree swept angle was numerically investigated. The parameter for this calculation are tree stream Mach number M=2.0 and 2.5, the distance between inlet spike and airfoil lower surface $L_{sw}$/$R_{cowl}$ = 1.21-1.54 and angle of attack to the airfoil 0-4. The mass capture ratio improved 3points in M=2.0 condition and 1points in M=2.5 while the mass capture ratio without airfoil surface was 57% and 71 % for each case. These are the result from increase of density and change of velocity deflection by the shock wave structure formed between inlet and airfoil surface. On the other hand, the distortion of Mach number at cowl lip plane increased by 13% in M=2.0, 3% in M=2.5 condition. The effects of the angle attack on the mass capture ratio is greater than that of the shock wave interaction between inlet and cowl, but the effects to the distortion is smaller in the range of this calculation condition. In the condition of M=2.0 with 4 degrees of angle of attack, inlet distortion of Mach number is mainly caused by the affects of the shock wave interaction between inlet and airfoil surface, while the largest angle of the velocity vector in the radial direction at cowl lip plane is caused by the affect of angle of attack. This large velocity vector made the flow inside the cowl subsonic and caused spillage, which interfere with the boundary layer of airfoil surface.

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2차원 초음속 노즐의 과대팽창 유동 특성 (Flow Characteristics of 2 Dimensional Supersonic Nozzle in Overexpanded Conditions)

  • 김성돈;정인석;최정열
    • 한국추진공학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.1-7
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    • 2002
  • 추진기관은 노즐을 통해 추력을 발생하며 축소-확대 형상의 초음속 노즐에서는 노즐의 설계 팽창비가 내부 유동의 전압력과 배압의 압력비보다 매우 클 때 충격파의 발생과 함께 경계층 박리를 유발한다. 노즐 내부에서의 충격파 발생과 유동의 박리는 주어진 유동의 압력비에 가장 적합한 노즐형상을 구현하는 것으로 실제의 구조적 노즐의 형상보다 짧은 노즐에서 나타나는 유동과 같은 현상을 보인다. 수치 해석적 방법으로 고정된 형상의 2차원 노즐 내부의 충격파와 경계층 박리 현상에 관한 연구를 수행하였고 Hunter가 행한 실험적 연구와 비교하였다. 수치해석은 TVD 기법을 이용한 압축성 유체 해석 코드와 SST 2방정식 난류 모델을 이용하여 수행되었다. 낮은 압력비에서의 충격파와 경계층과의 상호작용에 의한 $\lambda$형태의 충격파 시스템을 잘 보여주고 있고 추력 값의 비교를 통해 고정된 형상의 노즐을 이용하여 필요한 운용범위를 충족할 수 있음을 알 수 있었다.

초음속 터빈 익렬 앞전 형상 및 노즐-익렬 간격에 따른 유동 특성에 대한 실험적 연구 (An experimental study on the flow characteristics of a supersonic turbine cascade as the leading edge shape and the nozzle-cascade gap)

  • 조종재;김귀순;김진한;정은환
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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    • pp.349-354
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    • 2005
  • 본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 유동특성을 알아보기 위해 소형 초음속 풍동을 설계하였으며 Single pass Schlieren system을 이용하여 유동을 가시화하였다. 실험은 2차원 초음속 노즐과 익렬을 조합하여 블레이드 앞전 형상과 노즐-익렬 간극에 따라 실시하였다. 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 노즐-익렬, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었다.

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익렬 위치에 따른 초음속 터빈의 확산 손실에 대한 실험적 연구 (An experimental study on the expansion loss of a supersonic turbine with the cascade position)

  • 조종재;김귀순;정은환
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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    • pp.387-392
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    • 2006
  • 본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 유동특성을 알아보기 위해 소형 초음속 풍동을 설계하였다. 실험은 익렬 위치에 따른 초음속 터빈의 유동 특성을 파악하고 확산 손실이 발생하는 특성을 알기 위해 익렬의 위치를 조절해가며 2차원 초음속 노즐과 익렬을 조합하여 실시하였다. Z-type 슐리렌(Schlieren) 시스템을 이용하여 유동을 가시화 하였다. 이러한 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 유동박리, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었다.

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모든 속도영역의 점성유동에 적용 가능한 새로운 압력기반 유한요소법 (A New Pressure-Based Finite Element Method Applicable to Viscous Flows at All Speed Ranges)

  • 심은보;장근식
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 1995년도 추계 학술대회논문집
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    • pp.169-174
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    • 1995
  • A finite element scheme using the concept of PISO method has been developed to solve the viscous flow problems in all speed range. In this study, new pressure equation is proposed such that both the hyperbolic term related with the density variations and elliptic term reflecting the incompressibility constraint are included. Present method has been applied to incompressible flow in two-dimensional driven cavity(Re=100, 400 and 1,000), and its computed results are compared with other's. Also, Carter plate problem(M=3 and Re=1,000) is computed and the comparison is made with Carter's results. Finally, we simulate a shock-boundary layer interaction problem(M=2 and $Re=2.96{\times}10^5$) to illustrate the shock capturing capability of the present solution algorithm.

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가스차단기의 소호노즐 내부에서 발생하는 압축성 유동에 관한 연구 (Study of the Compressible Nozzle Flow in a Gas Circuit Breaker)

  • 정성재;김희동
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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    • pp.123-126
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    • 2002
  • Very frequently the compressible flow in an extinction nozzle of gas circuit breaker is simulated under no arc assumption, which can be reasonable for both high and low current breakings. In the present study, computations are performed to investigate the major features of the compressible flows inside the arc extinction nozzle of gas circuit breaker. A fully implicit finite volume scheme is applied to solve the two-dimensional, steady, compressible, Wavier-Stokes equations. The computed results are validated with the previous experimental data available. Several types of turbulence models are explored to reasonably predict the complicated flows inside the arc extinction nozzle. The obtained results show that the shock wave boundary layer interaction inside the nozzle significantly influences the whole performance of the gas breaker.

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다차원 유동의 정확한 수치해석 : 공간 차분법 (Accurate Computations for Multi-dimensional flows : Spatial Discretization)

  • 김규홍;김종암;노오현
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2003년도 추계 학술대회논문집
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    • pp.5-10
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    • 2003
  • In order to reduce the excessive numerical dissipation, the new spatial discretization scheme is introduced. The present method in this paper has the formula that has an additional procedure of defining transferred properties at a cell-interface, based on AUSMPW+. The newly defined transferred property could eliminate numerical dissipation effectively in non-flow aligned grid system. In addition, the present method guarantees the monotonic characteristic in capturing a discontinuity. Through a stationary or moving contact discontinuity and a stationary or moving shock discontinuity, a vortex discontinuity and shock wave/ boundary layer interaction, it is verified that the accuracy of the present method is improved.

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초음속 터빈 익렬의 유동특성에 대한 실험적 연구 (An experimental study on the flow characteristics of a supersonic turbine cascade)

  • 조종재;정수인;김귀순;박창규
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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    • pp.1732-1737
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    • 2004
  • In this paper, a small supersonic wind tunnel is designed and built to study the flow characteristics of a supersonic impulse turbine cascade. The flow is visualized by means of a single pass Schlieren system. The supersonic cascade with 3-dimensional supersonic nozzle was tested over a wide range of nozzle installation angle. Highly complicated flow patterns including shocks, nozzle-cascade interaction and shock boundary layer interactions are observed.

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노즐 설치각에 따른 초음속 터빈 익렬의 유동 특성에 대한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Flow Characteristics of a Supersonic Turbine Cascde as Nozzle Installation Angle)

  • 조종재;정수인;김귀순;박창규
    • 한국추진공학회지
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    • 제8권4호
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    • pp.1-8
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    • 2004
  • 본 연구에서는 초음속 충동형 터빈 익렬의 유동특성을 알아보기 위해 소형 초음속 풍동을 설계하였으며 Single pass Schlieren system을 이용하여 유동을 가시화하였다. 실험은 3차원 초음속 노즐과 익렬을 조합하여 노즐 설치각에 따라 실시하였다. 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 노즐-익렬, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었다.