• 제목/요약/키워드: Transverse injection

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Dynamic Characteristics of Transverse Fuel Injection and Combustion Flow-Field inside a Scramjet Engine Combustor

  • Park, J-Y;V. Yang;F. Ma
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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    • pp.62-68
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    • 2004
  • A comprehensive numerical analysis has been carried out for both non-reacting and reacting flows in a scramjet engine combustor with and without a cavity. The theoretical formulation treats the complete conservation equations of chemically reacting flows with finite-rate chemistry of hydrogen-air. Turbulence closure is achieved by means of a k-$\omega$ two-equation model. The governing equations are discretized using a MUSCL-type TVD scheme, and temporally integrated by a second-order accurate implicit scheme. Transverse injection of hydrogen is considered over a broad range of injection pressure. The corresponding equivalence ratio of the overall fuel/air mixture ranges from 0.167 to 0.50. The work features detailed resolution of the flow and flame dynamics in the combustor, which was not typically available in most of the previous studies. In particular, the oscillatory flow characteristics are captured at a scale sufficient to identify the .underlying physical mechanisms. Much of the flow unsteadiness is related not only to the cavity, but also to the intrinsic unsteadiness in the flow-field. The interactions between the unsteady flow and flame evolution may cause a large excursion of flow oscillation. The roles of the cavity, injection pressure, and heat release in determining the flow dynamics are examined systematically.

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아음속 유동장에 수직분사시 오리피스 내부유동 효과에 대한 연구 (Effects of Orifice Internal Flow on Transverse Injection into Subsonic Crossflows)

  • 김정훈;안규복;윤영빈
    • 한국추진공학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.28-39
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    • 2003
  • 본 연구에서는 캐비테이션과 수력튀김과 같은 유동 현상이 수직 분사된 액체 제트의 분열에 미치는 영향을 살펴보았다. 오리피스 지름, 오리피스의 길이대 지름비, 오리피스 입구의 형상 그리고 배출 압력을 변화시켜가며 내부 유동 변화를 살피고 수직분사시 액주의 분열 거리와 제적을 구하여 기존의 연구 결과와 비교하고 분석하였다. 실험 결과 곡률이 없는 경우(sharp edged)의 오리피스에서는 어느 정도 이상의 압력에서 모두 캐비테이션이 발생하였고 곡률이 없는 경우 중 길이대 지름비가 작은 오리피스에선 캐비테이션 성장에 의한 수력튀김(hydraulic flip)현상도 관찰할 수 있었다 수직분사시 캐비테이션이 성장할수록 그리고 수력튀김 현상이 나타날 때 액주의 분열거리는 상당히 감소한다는 것을 알 수 있었다. 하지만 곡률이 있는 경우와 없는 경우 모두 유량 계수를 고려한 유효지름과 유효 모멘텀 플럭스 비에 대해 거의 같은 궤적 형상을 나타낸다는 것을 알 수 있었다.

추력벡터제어를 위한 이차 분사유동이 있는 2DCD 노즐 내부의 수치적 연구 (Numerical Investigation of 2DCD Nozzle Flow Having a Secondary Jet Injection for Thrust Vector Control)

  • 이진규;장근식
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2002년도 추계 학술대회논문집
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    • pp.17-22
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    • 2002
  • A numerical solution procedure has been developed to analyze the flow field resulted from the injection of a transverse jet through the divergent flap of a 2DCD nozzle for thrust vector control. The formulation employs the compressible Navier-Stokes equations in conservation law form and a two equation $\kappa-\omega$ turbulence model. Detailed numerical results are presented in this paper for the 2DCD nozzle over a range of secondary to primary injection mass flow ratios and nozzle pressure ratios.

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아음속 수직분사제트에서의 가진 분무의 분무 특성연구 (Penetration and Breakup Characteristics of Pulsed Liquid Jets in Subsonic Crossflowse)

  • 김진기;송진관;김민기;황용석;윤영빈
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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    • pp.83-88
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    • 2007
  • 횡단류 아음속 유동장에서 연료의 가진 수직 분사 시 나타나는 액적영역의 분무특성에 대하여 고속 카메라 촬영기법을 통하여 분석하였다. 본 연구의 목적은 정상 분무와 가진 분무의 분열길이 및 궤적을 관찰하고 가진 분무의 주파수 크기가 커지는 영향이 분무특성에 미치는 영향을 확인하는 것이다. 실험을 통하여 정상 분무와 가진 분무의 궤적과 분열길이가 차이를 연구하였다.

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수직 연료 분사기구를 포함하는 HyShot 스크램제트 연소기의 동적 연소 유동해석 (Numerical Analysis of Dynamic Combustion in HyShot Scramjet Combustor with a Transverse Fuel Injection)

  • 원수희;정인석;최정열
    • 한국연소학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.1-9
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    • 2007
  • This paper describes numerical efforts to investigate combustion characteristics of HyShot scramjet combustor, where gaseous hydrogen is transversely injected into a supersonic cross flow. The corresponding altitude, angle of attack, and equivalence ratio are 35-23 km, $0^{\circ}$, and 0.426 respectively. Two-dimensional simulation reasonably predicts combustor inner pressure distribution and reveals periodic combustion characteristics of HyShot scramjet combustor. Altitude effects are also investigated and the strength of flow instability and subsonic boundary layer thickness affect the combustion efficiency according to altitudes. Frequency analyses provide the flow instability effects on the turbulent combustion in HyShot scramjet combustor.

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수직 연료 분사기구를 포함하는 HyShot 스크램제트 연소기의 동적 연소 유동해석 (Numerical Analysis of Dynamic Combustion in HyShot Scramjet Combustor with a Transverse Fuel Injection)

  • 원수희;정인석;최정열
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.79-85
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    • 2007
  • This paper describes numerical efforts to investigate combustion characteristics of HyShot scramjet combustor, where gaseous hydrogen is transversely injected into a supersonic cross flow. The corresponding altitude, angle of attack, and equivalence ratio are 35-23 km, $0^{\circ}$, and 0.426 respectively. Two-dimensional simulation reasonably predicts combustor inner pressure distribution and reveals periodic combustion characteristics of HyShot scramjet combustor. Altitude effects are also investigated and the strength of flow instability and subsonic boundary layer thickness affect the combustion efficiency according to altitudes. Frequency analyses provide the flow instability effects on the turbulent combustion in HyShot scramjet combustor.

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초음속 연소기내부의 측면제트분사에 대한 수치적 연구 (Numerical Study of Slot Injection in Supersonic combustor)

  • 김종록;김재수
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2003년도 제21회 추계학술대회 논문집
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    • pp.108-113
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    • 2003
  • The numerical research has been done for the transverse jet behind a rearward- facing step in turbulent supersonic flow without chemical reaction. The purpose of transverse jet is used to improve mixing of the fuel in the combustor. Two- dimensional unsteady flowfields generated by slot injection into supersonic flow are numerically simulated by the integration of Navier-Stokes equation with two-equation k - $\varepsilon$ turbulence model. Numerical methods are used high-order upwind TVD scheme. Eight cases are computed, comprising slot momentum flux ratios and slot position at downstream of the step. The flow is very similar to the cavity flow, because the jet is like an obstacle. Therefore, the numerical results show the periodic phenomenon.

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초음속 유동내 수직분사 유동의 시간 전개에 따른 특성 (Time Evolution Characteristics of Transverse Injection into a Supersonic Crossflow)

  • 원수희;문성영;정인석;최정열
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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    • pp.343-346
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    • 2008
  • 초음속 주 유동내 연료의 수직분사 유동장에 대한 비정상 3차원 수치해석이 DES 난류 모델을 이용하여 수행되었다. 해석 결과는 시간에 따른 에디의 위치 및 에디 생성 빈도에 대하여 실험과 비교되었다. DES 난류 모델은 에디의 대류 특성을 비교적 정확하게 모사하고 있는 반면에 에디 생성 빈도는 다소 과대 예측하고 있다.

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DES를 이용한 초음속 유동내 수직 연료분사 유동의 비정상 3차원 해석 (UNSTEADY THREE-DIMENSIONAL ANALYSIS OF TRANSVERSE FUEL INJECTION INTO A SUPERSONIC CROSSFLOW USING DETACHED EDDY SIMULATION)

  • 원수희;문성영;정인석;최정열
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
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    • pp.97-103
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    • 2008
  • Unsteady three-dimensional flowfields generated by transverse fuel injection into a supersonic mainstream are simulated with a DES turbulence model. Comparisons are made with experimental results in term of the temporal eddy position and eddy formation frequency. The vorticity field around the jet exit is also analyzed to understand the formation mechanism of the jet vortical structures. Results indicate that the DES model correctly predicts the convection characteristics of the large scale eddies. However, it is also observed that the numerical results slightly overpredict the eddy formation frequency. The jet vortical structures are developed from the competing vortices in the recirculation region of upstream boundary.

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DES를 이용한 초음속 유동내 수직 연료분사 유동의 비정상 3차원 해석 (UNSTEADY THREE-DIMENSIONAL ANALYSIS OF TRANSVERSE FUEL INJECTION INTO A SUPERSONIC CROSSFLOW USING DETACHED EDDY SIMULATION)

  • 원수희;문성영;정인석;최정열
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
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    • pp.97-103
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    • 2008
  • Unsteady three-dimensional flowfields generated by transverse fuel injection into a supersonic mainstream are simulated with a DES turbulence model. Comparisons are made with experimental results in term of the temporal eddy position and eddy formation frequency. The vorticity field around the jet exit is also analyzed to understand the formation mechanism of the jet vortical structures. Results indicate that the DES model correctly predicts the convection characteristics of the large scale eddies. However, it is also observed that the numerical results slightly overpredict the eddy formation frequency. The jet vortical structures are developed from the competing vortices in the recirculation region of upstream boundary.

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