• 한국항공우주학회지
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• 제31권1호
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• pp.97-103
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• 2003

연소기 내부에서 연소효율의 증대목적으로 사용되어지고 있는 후향계단후류의 측면제트 분사가 있는 초음속 난류유동장에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 2차원 Navier_Stokes 방정식과 k-$\varepsilon$ 난류모델식을 고해상도 풍상차분법인 TVD 기법을 사용하여 비정상 유동장에 대한 수치계산을 수행하였다. 유동특성은 제트분사에 의한 마하면이 장애물 역할을 하여 후향계단과 마하면사이에 공동유동(cavity flow)과 비슷한 유동현상이 나타난다. 따라서, 공동 유동에서 발생하는 유동의 진동특성이 나타날 것을 예측할 수 있다. 수치계산 결과에서도 모맨텀플럭스와 분사위치에 따라, 공동유동에서 발생하는 진동특성을 갖는 비정상 유동 특성이 나타나는 것을 볼 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.510-517
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• 2016

고압을 사용하는 초음속 제트기술은 작동유체와 관련하여 다양한 형태의 산업 및 공학응용분야에 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 고압파이프에서 분출되는 초음속 제트유동에 의해 생성되는 충격파의 영향을 고찰하기 위해 ANSYS FLUENT v.16를 가지고 SST $k-{\omega}$ 난류모델을 적용하여 작동유체(공기, 산소, 수소)에 따른 압력비 및 Mach수의 유동특성을 해석하였다. CFD 해석시 경계조건으로 입구의 가스온도는 300 K이고, 압력비율은 5:1로 설정하였으며, 밀도함수는 이상기체의 법칙을 이용하였고, 점성함수는 Sutherland 점성의 법칙을 이용하였다. 그 해석결과로 작동유체의 밀도가 작은 기체일수록 분출거리에 따라 압력비가 더 크게 떨어짐을 알 수 있었고, Mach수는 작동유체의 밀도가 높을수록 낮음을 알 수 있었다. 따라서 작동유체의 밀도에 따라 충격파의 영향이 크다는 점을 알았다. 본 연구를 토대로 다양한 작동유체에 따른 제트의 형상 및 직경 변화, 압력비의 변화 등에 따른 초음속 제트유동이 충격파에 미치는 영향에 대한 실험 및 CFD 해석연구와 실증연구가 병행하여 진행된다면 해석결과의 신뢰성은 더 높아질 것으로 사료된다.

• 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.

• 한국전산유체공학회지
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• 제14권1호
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• pp.70-77
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• 2009

In this study, time-dependent numerical analysis was carried out to investigate the plasma jet impingement on a flat plate, and a compressible form of two-dimensional inviscid gas dynamics equations were solved using the flux corrected transport algorithm. The mathematical modeling of Joule heating in the polycarbonate capillary bore and the mass ablation from the bore wall was incorporated in the numerical analysis and the series of computation was performed for three cases depending on the distance of the opposing plate from the capillary exit. The computational results reveal that the presence of the opposing plate does not affect the flow conditions inside the capillary when compared to the case of open-air plasma discharge. In the exterior region, the flow structure shows the typical supersonic underexpanded jet which consists of the strong Mach disk in front of the opposing plate and the barrel shock at the side of the jet. It is found that the shock evolution becomes more quasi-steady when the plate distance decreases. Also, the effects of the distance between the capillary bore exit and the opposing plate on the flow conditions along the opposing plate are investigated and the pressure variation on the plate shows more complicated interaction between the plasma discharge and the opposing plate when the location of plate becomes closer to the capillary exit.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.768-773
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• 2004

When a gas expands through a convergent nozzle in which the ratio of the ambient to the stagnation pressures is higher than that of the critical one, the issuing jet from the nozzle is underexpanded. If a flat plate is placed normal to the jet at a certain distance from the nozzle, a detached shock wave is formed at a region between the nozzle exit and the plate. In general, supersonic moist air jet technologies with nonequilibrium condensation are very often applied to industrial manufacturing processes. In spite of the importance in major characteristics of the supersonic moist air jets impinging to a solid body, its qualitative characteristics can not even know. In the present study, the effect of the nonequilibrium condensation on the underexpanded moist air jet impinging on a vertical flat plate is investigated experimentally. Flow visualization and impact pressure measurement are performed for various relative humidities and flat plate positions. The obtained results show the plate shock and Mach disk are dependent on the nozzle pressure ratio and the relative humidity, but for a given nozzle pressure ratio, the diameters of the plate shock and Mach disk depend on the stagnation relative humidity. The impact pressure deviation from the flow of without condensation is large, as the relative stagnation humidity increases.

• 한국추진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.51-57
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• 2012

고속의 제트에서 기저압력은 유체역학 및 실용적 공학 적용의 관점으로 매우 중요한 분야중의 하나로 다루어져 왔다. 현재까지 비압축성 유동의 기저압력 특성들은 비교적 상세하게 알려져 있다. 하지만 천음속 혹은 초음속에서의 기저압력은 압축성 효과 및 충격파 발생으로 인해 매우 다르게 나타난다. 본 연구에서는 이러한 천음속 혹은 초음속에서의 기저압력특성에 관한 이해를 위해 선행된 실험 연구 결과를 바탕으로 수치해석적 연구를 수행하였다. 간단한 오리피스를 사용하여 기저 압력 조절하는 것에 주안점을 두었다. 기저 압력에 영향을 미치는 유동변수의 적용으로 여러 형태의 초음속 제트 플룸을 분석하였다. 선행된 실험결과를 모사하여 수치해석 기법의 타당성을 조사하였으며, 계산된 기저압력과 오리피스의 유출계수에 관하여 논의하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제10권4호통권31호
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• pp.32-38
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• 2005

Present study simulates oscillatory supersonic impinging jet flows using the axisymmetric Navier-Stokes code. To capture the salient features of flow oscillation and overcome the divergence during the initial transient period, several tests have been conducted for the grid and time step sizes. The results also show that the effects of the inlet flow condition at the nozzle exit and turbulence on the oscillatory behavior of supersonic impinging jets are negligible. Frequencies of the surface pressure oscillation obtained by the selected numerical method are in good accord with the measured impinging tones for various cases of nozzle-to-plate distance. Two seemingly different staging behaviors with nozzle-to-plate distance and nozzle pressure variations are found to correlate well if the frequency and distance are normalized by the length of the first shock cell.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2002년도 제24회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.147-153
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• 2002

Experimental investigations are performed on the stability and the structure of bluff-body stabilized hydrogen flames. The velocities of coflow air are varied from subsonic to supersonic velocity of Mach 1.8 and OH PLIF images and Schilieren images are used for analysis. Three characteristic flame modes are classified into three regimes with the variation of fuel-air velocity ratio; a jet like flame, a central-jet dominated flame and a recirculation zone flame. Stability curves are drawn to find the blowout regimes and to show that flame stability is improved by increasing the lip thickness of fuel nozzle that works as bluff-body. $Damk{\ddot{o}hler$ number is adopted in order to scale the blowout curves of each flame obtained at different sizes of the bluff-body and all blowout curves are scaled successfully regardless of its bluff-body size.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.592-597
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• 2003

Thrust vector control using a coflow-counterflow concept is achieved by suction and blowing through a slot adjacent to a primary jet which is shrouded by a suction collar. In the present study, the flow characteristics of thrust vectoring is investigated using a numerical method. The nozzle has a design Mach number of 2.0, and the operation pressure ratio is varied to obtain various flow features of the nozzle flow. Test conditions are in the range of the nozzle pressure ratio from 6.0 to 10.0, and a suction pressure from 90kPa to 35kPa. Two-dimensional, compressible Navier-Stokes computations are conducted with RNG ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model. The computational results provide an understanding of the detailed physics of the thrust vectoring process. It is found that an increase in the nozzle pressure ratio leads to increased thrust efficiency but reduces the thrust vector angle.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2002년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.17-22
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• 2002

This paper describes numerical research on transverse jet behind rearward-facing step in turbulent supersonic flowfields without chemical reaction. The purpose of transverse jet behind rearward-facing step is to improve mixing of the fuel in the combustor. Two-dimensional unsteady flowfields generated by slot injection into supersonic flow are numerically simulated by integration of Navier-Stokes equation. Final-scale turbulence effects are modeled with two-equation $\kappa-\epsilon$ model. Numerical methods are modeled high-order upwind TVDschemes. A total of 4 cases are computed, comprising slot momentum flux ratios at four step heights downstream of the step. These numerical results are represented periodic phenomenon in unsteady flowfields.