• 제목/요약/키워드: rarefied gas flows

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원판형 드래그펌프의 성능특성에 관한 연구 (A Study on the Performance Characteristics of a Disk-type Drag Pump)

  • 황영규;허중식
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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    • pp.643-648
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    • 2001
  • The direct simulation Monte Carlo(DSMC) method is applied to investigate steady and unsteady flow fields of a single-stage disk-type drag pump. Two different kinds of pumps are considered: the first one is a rotor-rotor combination, and the second one is a rotor-stator combination. The pumping channels are cut on a rotor and stator. The rotor and stator have 10 Archimedes' spiral blades, respectively. In the present DSMC method, the variable hard sphere model is used as a molecular model, and the no time counter method is employed as a collision sampling technique. For simulation of diatomic gas flows, the Borgnakke-Larsen phenomenological model is adopted to redistribute the translational and internal energies. The DSMC results are in good agreement with the experimental data.

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이원자 기체 유동 해석을 위한 일반유체역학 계산모델 개발 (Generalized Hydrodynamic Computational Models for Diatomic Gas Flows)

  • 명노신;조수용
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2001년도 춘계 학술대회논문집
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    • pp.111-115
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    • 2001
  • The study of nonlinear gas transport in rarefied condition or associated with the microscale length of the geometry has emerged as an interesting topic in recent years. Along with the DSMC method, several fluid dynamic models that come under the general category of the moment method or the Chapman-Enskog method have been used for this type of problem. In the present study, on the basis of Eu's generalized hydrodynamics, a computational model for diatomic gases is proposed. The preliminary result indicates that the bulk viscosity plays a considerable role in fundamental flow problems such as the shock structure and shear flow. The general properties of the constitutive equations are obtained through a simple mathematical analysis. With an iterative computational algorithm of the constitutive equations, numerical solutions for the multi-dimensional problem can be obtained.

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Numerical Prediction of the Flow Characteristics of a Micro Shock Tube

  • ;;김희동
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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    • pp.178-181
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    • 2011
  • Recently, micro shock tube is being extensively used in various fields of engineering applications. The flow characteristics occurring in the micro shock tube may be significantly different from that of conventional macro shock tube due to very low Reynolds number and Knudsen number effects which are, in general, manifested in such flows of rarefied gas, solid-gas two-phase, etc. In these situations, Navier-Stokes equations cannot properly predict the micro shock tube flow. In the present study, a two-dimensional CFD method has been applied to simulate the micro shock tube, with slip velocity and temperature jump boundary conditions. The effects of wall thermal conditions on the unsteady flow in the micro shock tube were also investigated. The unsteady behaviors of shock wave and contact discontinuity were, in detail, analyzed. The results obtained show much more attenuation of shock wave, compared with macro-shock tubes.

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비정렬격자에서 병렬화된 격자중심 직접모사 기법 개발 (Development of a Parallel Cell-Based DSMC Method Using Unstructured Meshes)

  • 김형순;김민규;권오준
    • 한국항공우주학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.1-11
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    • 2002
  • 본 연구에서는 특별히 PC cluster와 같은 병렬 환경에서 효율적인 계산을 수행할 수 있는 격자중심에 기초한 직접모사 기법을 개발하였다. 병렬환경 하에서의 효과적인 계산 수행을 위해서는 전체 계산 영역을 격자수와 각 격자에 할당되는 모사 입자 수를 고려한 부 영역들로 나누어주었다. 또한, 격자 사용의 효율성 증대를 위해서는 매우 성긴 격자에서부터 출발하여 점차적인 격자 적응을 수행하였다. 본 방법은 2차원의 초음속 평판 문제와 축대칭의 Rothe, 노즐 문제에 적용하였다. 그 결과로부터 본 방법을 사용하면 기존의 입자 중심 기법에 비해 매우 효율적으로 희박기체 유동을 해석할 수 있음을 알 수 있었다.

다단 원판형 드래그펌프의 배기 성능에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Pumping Performance of the Multi-stage Disk-type Drag Pump)

  • 권명근;허중식;황영규
    • 한국진공학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.79-85
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    • 2003
  • 다단 원판형 드래그펌프의 배기특성을 출구측 압력변화에 따른 입구측의 압력을 측정함으로써 파악하였다. 압력측정범위는 유량이 없을 때 출구측에서 0.13∼533 Pa로 하였다. 펌프 로터의 회전 속도는 24,000rpm이며, 질소가스를 사용하여 유량에 대한 성능실험을 수행하였다. 본 연구에서는 원판의 단의 수에 따른 원판형 드래그 펌프의 성능을 측정하였다. 3단, 2단, 단단형으로 원판형 드래그펌프를 구성하여 성능 실험하였으며, 최대도달진공도, 최대압축비, 배기속도등을 각각 측정하여 상호 성능을 비교·고찰하였다.

Parallel Hybrid Particle-Continuum (DSMC-NS) Flow Simulations Using 3-D Unstructured Mesh

  • Wu J.S.;Lian Y.Y.;Cheng G.;Chen Y.S.
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2006년도 PARALLEL CFD 2006
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    • pp.27-34
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    • 2006
  • In this paper, a recently proposed parallel hybrid particle-continuum (DSMC-NS) scheme employing 3D unstructured grid for solving steady-state gas flows involving continuum and rarefied regions is described [1]. Substitution of a density-based NS solver to a pressure-based one that greatly enhances the capability of the proposed hybrid scheme and several practical experiences of implementation learned from the development and verifications are highlighted. At the end, we present some simulation results of a realistic RCS nozzle plume, which is considered very challenging using either a continuum or particle solver alone, to demonstrate the capability of the proposed hybrid DSMC-NS method.

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중/고고도 영역에서의 우주발사체 주위 유동에 대한 수치적 연구 (Numerical Investigation of Flows around Space Launch Vehicles at Mid-High Altitudes)

  • 최영재;최재훈;권오준
    • 한국항공우주학회지
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    • 제47권1호
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    • pp.9-16
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    • 2019
  • 본 연구에서는 중/고고도 영역에서 운행되는 우주발사체 주위 유동에 대한 해석을 효율적으로 하기 위해 삼차원 Navier-Stokes 방정식을 해석하는 비 정렬 격자 기반의 맥스웰의 미끄럼 경계조건이 적용된 유동 해석자를 개발하였다. 유동해석자의 검증은 축대칭 형태의 blunted cone-tip 형상에 대한 해석을 통해 수행하였다. 해석 결과는 타 연구자의 실험 및 직접모사법 해석 결과와 비교를 통해 일치하는 결과를 확인하였고, 속도 슬립 및 온도 점프에 대한 예측을 통해 본 유동해석자의 신뢰성을 확보하였다. 검증된 해석자를 이용하여 고도 86km의 중/고고도 영역에서 마하수 6으로 비행하는 우주발사체에 대한 유동 해석을 수행하였으며, 중/고고도 영역에서 나타나는 유동 현상들에 대해 고찰하였다.

비정렬 격자 직접모사법을 이용한 희박 유동과 측면 제트의 상호 작용에 관한 연구 (DSMC Calculation of the Hypersonic Free Stream and the Side Jet Flow Using Unstructured Meshes)

  • 김민규;권오준;안창수
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2004년도 춘계 학술대회논문집
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    • pp.126-131
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    • 2004
  • The interaction between the hypersonic free stream and the side jet flow at high altitudes is investigated by direct simulation Monte Carlo(DSMC) method. Since there is a great difference in density between the free stream and the side jet flow, the weighting factor technique which could control the number of simulation particles, is applied to calculate these two flows simultaneously. Chemical reactions are not considered in the calculation. For validation, the corner flow passing between a pair of plates that are perpendicularly attached is solved. The side jet flow is then injected into this comer flow and solution is found for the merged flow. Results are compared with the experiments. For a more realistic rocket model, the flow past a blunted cone cylinder shape is solved. The leeward or windward jet injection is merged with this flow. The effect on the rocket surface is observed at various flow angles. The lambda effect and the wake structure are found like low attitudes. High interaction between the free stream and the side jet flow is observed when the side jet is injected in the windward direction.

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