본 연구에서는 플라즈마에 의한 초음속 유동장의 변화를 수치해석을 이용하여 분석하였다. 플라즈마의 방향을 유동에 평행한 방향과 가로지르는 방향 두 가지 경우에 대한 해석을 통하여 플라즈마가 초음속 유동장의 방향과 유동의 속도 변화에 주는 영향을 알아보았다. 해석 결과 전기장의 크기와 공간별 차이에 따라서 유동장의 방향 및 속도 변화가 다르게 나타났다. 전기장의 방향에 따라 전자가 유동장과 같은 방향으로 가속되는 경우 유동의 속도가 증가하였으며, 반대인 경우에는 유동의 속도가 감속 된다는 것을 확인할 수 있었다.
The purpose of this paper is the study on the characteristics of an inlet system with shock/boundary layer interactions by using various types of bumps which are substituted for the conventional bleeding system in supersonic inlet. in this study a comprehensive numerical analysis has been performed to understand the three-dimensional flow field including shock/boundary layer interaction and growth of turbulent boundary layer that might occur around a three-dimensional bump in a supersonic inlet. The characteristics of boundary layer seen in the current numerical simulations indicate the potential capability of a three-dimensional bump to control shock/boundary layer interaction in supersonic inlets.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제5권2호
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pp.9-17
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2004
In this paper, a small supersonic wind tunnel was designed and built to studythe flow characteristics of a supersonic impulse turbine cascade by experiment. Theflow was visualized by means of a single pass Schlieren system. The supersoniccascade with 3-dimensional supersonic nozzle was tested over a wide range ofpressure ratio. Highly complicated flow patterns including shocks, nozzle-cascadeinteraction and shock boundary layer interactions were observed.
The flowfields inside a contour and a conical nozzle exhausting into a straight cylindrical supersonic diffuser are computed by solving numerically axisymmetric turbulent compressible Navier-Stokes equations for stagnation to ambient pressure ratios in the range 20 to 34. The diffuser inlet-to-nozzle throat area ratio and exit-to-throat area ratio are 21.77, and length-to-diameter ratio of the diffuser is 5. The flow characteristics of the conical and contour nozzle are compared with the help of velocity vector and Mach contour plots. The variations of Mach number along the centre line and wall of the conical nozzle, contour nozzle and the straight supersonic diffuser indicate the location of the shock and flow characteristics. The main aim of the present analysis is to delineate the flowfields of conical and contour nozzles operating under identical conditions and exhausting into a straight cylindrical supersonic diffuser.
In this study, the flow characteristics within supersonic cascades are numerically investigated by using Fine Turbo, a commercial CFD code. Cascade flows are computed for three different inlet conditions. : a uniform supersonic inlet condition, a linear nozzle and a converging-diverging nozzle located in front of cascades. The effect of inlet conditions is compared and flow characteristics including shock patterns and shock-boundary layer interaction are analyzed. Also the effect of design parameters such as pitch-chord ratio, blade angle and blade surface curvature on the flow within supersonic cascades are studied.
The supersonic jet discharging from a petal nozzle is known to enhance mixing effect with the surrounding gas because it produces strong longitudinal vortices due to the velocity difference from both the major and minor axes of petal nozzle. In the present study, the supersonic free jet discharging from the petal nozzle is investigated experimentally. The nozzles used are 4, 6, and 8 lobed petal nozzles with a design Mach number of 1.7, and the flow fields are compared with a circular nozzle with the same design Mach number. The pitot impact pressures are measured using a fine pilot probe. The flow fields are visualized using a Schlieren optical method. The results show that the petal nozzle has more increased supersonic length compared with the circular jet.
The supersonic swirl jet is being extensively used in many diverse fields of industrial processes since those lead to more improved performance, compared with the conventional supersonic no swirl jet. In the present study, an experiment is carried out to investigate the effect of annular swirl jet on the supersonic dual coaxial jet. A convergent-divergent nozzle with a design Mach number of 1.5 is used for the supersonic primary jet, and the sonic nozzles with four tangential inlets are used to make the secondary swirl jet. The primary jet pressure ratio is varied in the range from 3.0 to 7.0 and the outer annular jet pressure ratio is from 1.0 to 4.0. The interactions between the annular swirl and the inner supersonic jet are quantified by the pitot impact and static pressure measurements and visualized by using the Schlieren optical method. The results show that annular swirl jet alters the shock structure and impact pressure distributions compared with no swirl jet.
최근 다양한 산업 및 공학 응용분야에서 히스테리시스 현상이 자주 발생하며, 이에 대한 많은 관심과 연구가 수행되었다. 이러한 현상은 주로 압력비가 일시적으로 변화하는 과정에서 발생되며, 초음속 풍동 시동과정에 영향을 미칠 것으로 예상되나, 이에 대한 연구가 미미한 실정이다. 본 연구에서는 초음속 풍동 내부에서 발생하는 히스테리시스 현상을 수치해석으로 조사하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 Navier-Stokes 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, Spalart-Allmaras 난류모델을 적용하였다. 본 연구의 결과로 초음속 풍동 시동과정에서 시동압력비와 작동압력비가 다른 원인을 히스테리시스 현상으로 설명하였다.
충돌제트는 미사일 또는 수직/단거리 이착륙기의 배기가스가 지면이나 화염 편향기 등에 부딪힐 때 발생하며 노즐의 형상, 노즐과 평판과의 거리등에 따라 유동양상이 달라진다. 본 연구에서는 초음속 노즐을 통해 과소 팽창된 제트가 평판에 부딪힐 때 형성되는 평판 압력분포 및 버블 발생 등에 대한 시험결과를 선행된 충격파 풍동을 이용한 시험 결과와 비교하고 초음속 유동시험장치 이용시의 유동 특성을 규명하였다. 초음속 유동시험장치와 충격파 풍동의 평판에서 압력분포는 저압 챔버 내의 수분과 온도 때문에 차이가 나타났고 과소 팽창비에 따른 압력분포는 서로 유사한 경향을 보여주었다.
노즐에 대한 익렬의 위치가 따른 부분 흡입형 초음속 터빈 내부의 유동특성에 미치는 영향을 파악하고 그 특성을 살펴보기 위해 실험을 실시하였다. 터빈 익렬 내부의 유동 가시화를 위해 슐리렌 시스템을 사용하였으며, 압력변환기를 이용하여 터빈 익렬 내부의 정압력을 측정하였다. 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 유동박리, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었으며, 노즐에 대한 터빈 익렬 위치에 따른 터빈 내부의 유동특성을 파악할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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