• 한국가시화정보학회지
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• 제18권2호
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• pp.51-58
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• 2020

Research on shock structures of supersonic jet through visualization experiments in low-pressure environment have not been actively conducted. Therefore, in this study, shock waves and supersonic jets were analyzed and compared by numerical analysis and Schlieren technique at low-pressure. Schlieren technique is commonly used to visualize the shock waves generated by density gradient as interferometric methods. Pressure ratio of entrance and ambient was set around 4 to observe moderate under-expanded jet. For validation of experimental and numerical results, the shock structure and frequency were compared. In the case of ST and C nozzle, the results were shown that the difference of shock cell distance was within 10%. The Mach number gradually decreased due to energy reduction, and the error rate was within 7%. D nozzle was not fitted to be observing the shock structure. Because the interface between rarefaction fan and supersonic jet was ambiguous and oscillating phemenoma occurred at end of jet, the supersonic jet in low ambient pressure was observed and analyzed.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.321-324
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• 2011

지상연소시험용 소형 액체로켓엔진 초음속 노즐의 성능해석을 위하여 노즐내 유동특성 및 플룸 구조를 $k-{\omega}$ SST모델을 사용한 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식으로 해석하였다. 해석기법의 검증을 위하여 2차원 축소-확대 노즐 초음속 유동의 해석값과 실험치를 비교하고, 검증된 기법으로 2차원 축대칭 노즐의 성능해석을 수행하였다. 그 결과 노즐 내부에 유동박리 및 역류현상의 발생이 확인되었으며, 이 해석결과는 소형 액체로켓엔진 노즐 최적설계에의 기초자료로 제시되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.192-197
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• 2004

Recently, fluidic thrust vectoring methods have been preferably employed to control the movement of propulsive systems due to relatively simpler design and lower cost than mechanical thrust vectoring methods. For An application of the thrust vectoring to flight bodies, it is necessary to understand very complicated exhaust flows which are often subject to shock waves and boundary layer separation. But researches for the thrust vector control using counterflow have been few. In the present study, experiments have been performed to investigate the characteristics of supersonic jets controlled by a thrust vectoring method using counterflow. The primary jet is expanded through a two-dimensional primary nozzle shrouded by collars, and is deflected by the suction of the air near nozzle into an upper slot placed between the primary nozzle and the upper collar. A shadowgraph method is used to visualize the supersonic jet flowfields. Primary nozzle pressure ratios and suction nozzle pressure ratios are varied from 3.0 to 5.0, and from 0.2 to 1.0 respectively. The present experimental results showed that, for a given primary nozzle pressure ratio, a decrease in the suction nozzle pressure ratio produced an increased thrust vector angle. As the suction nozzle pressure ratios were increased and decreased, the hysteresis of the thrust vectoring was observed through the wall pressure distributions

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.47-53
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• 2017

1차원 등엔트로피 모델과 통합된 경계층 적분법은 초음속 노즐의 설계과정에서 내열재 표면의 열전달을 예측하는데 효과적으로 사용되고 있지만 노즐 목과 같이 2차원 효과와 경계층과 노즐 코어유동의 상호작용이 발생하는 지점에서는 경계층 외부유동 해석의 부정확성으로 해석의 정확도가 감소한다. 따라서 본 연구에서는 경계층 적분법을 이용한 열전달 예측의 정확도를 향상시키기 위해 CFD를 이용하여 2차원 효과와 노즐 코어유동의 상호작용이 고려된 경계층 외부유동 조건을 도출하고 이를 경계조건으로 하는 해석기법을 개발하였다. 오일러 모델과 SST $k-{\omega}$ 모델을 CFD로 해석하여 경계조건으로 적용했으며 계산방법을 검증하기 위해 선행문헌의 실험노즐에 대해 해석을 수행하였다. 계산 결과 CFD를 통해 경계층 외부유동 조건을 도출한 해석에서 노즐 열전달의 정확도가 향상되는 것을 확인하였으며 특히 노즐 목 후방과 팽창부에서의 차이가 크게 나타났다. SST $k-{\omega}$모델로 도출된 계산결과는 1차원 등엔트로피 모델과 비교 시 팽창부에서 실험결과와의 오차가 16% 감소하였다. 본 연구에서 개발된 해석기법은 향후 로켓노즐의 내열설계에 유용하게 사용될 것으로 평가된다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제7권4호
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• pp.138-145
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• 2004

Experimental study was conducted on cylindrical supersonic diffuser in order to investigate the effects of the ratios of diffuser area to nozzle throat area (Ad/At), diffuser area to nozzle exit area (Ad/Ae), nozzle exit area to its throat area (Ae/At), and diffuser length to its diameter (L/D), the free volume of vacuum chamber, and the relative distance between nozzle exit and diffuser inlet on the diffuser performance. The study showed that the minimum diffuser starting pressure (Po/Pa)st increased monotonically with increase in (Ad/At) as predicted by the normal shock and momentum theory models and the volume of vacuum chamber affected vacuum pressure level during diffuser operation at lower value of (Ad/Ae). The results of this investigation will be utilized in the design of real-scale high-altitude simulation test facility.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.40-45
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• 2005

현재까지 적용되고 있는 추력제어 장치로는 크게 노즐의 확대부에 장착되어 화염의 방향을 조종하는 제트베인(jet vane), 제트탭(jet tab)방식과 노즐자체를 회전하는 방식인 볼/소켓형(ball & socket) 노즐, 플렉시블 씰형 (flexible seal)노즐로 구분된다. 본 연구는 노즐자체를 회전하여 추력방향을 제어하는 볼/소켓형(ball & socket) 노즐이 회전할 경우 발생되는 유입부의 비대칭성이 노즐 성능에 미치는 영향을 예측하기 위하여 수행한 3차원 수치해석결과와 공압시험 결과를 수록하였다. 유동해석 결과 유입부의 비대칭성이 유동에 미치는 영향은 노즐 목까지 점차적으로 줄어들고 하류 유동에 미치는 영향이 미비하였으며 해석된 주 추력의 크기는 시험에서 측정된 추력과 비슷한 경향을 나타내었으나 측 추력의 경우 시험 값보다 낮게 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권5호
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• pp.1-7
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• 2010

최근 이중목 노즐(Dual Throat Nozzle, DTN)을 사용하여 추진체의 추력을 제어하는 방 이 많은 주목을 받고 있다. 이중목 노즐은 공동을 사이에 두고 두 개의 노즐 목을 가지도록 설계된다. 본 연구에서는 DTN의 기초 유동특성을 조사하기 위하여, 수치해석적인 방법을 적용하였으며, 노즐압력비와 노즐목 면적비를 변화시켰다. 수치해석에서는 축대칭, 압축성 Navier-Stokes방정식을 풀기 위하여, 유한체적법을 적용하였다. 그 결과 본 수치해석은 실험결과를 잘 예측하였으며, DTN의 성능을 추력계수와 유출계수의 항으로 상세하게 설명하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제7권3호
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• pp.203-214
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• 2020

In many applications like the aircraft or the rockets/missiles, the flow from a nozzle needs to be expanded suddenly in an enlarged duct of larger diameter. The enlarged duct is provided after the nozzle to maximize the thrust created by the flow from the nozzle. When the fluid is suddenly expanded in an enlarged duct, the base pressure is generally lower than the atmospheric pressure, which results in base drag. The objective of this research work is to optimize the length to diameter (L/D) ratio of the enlarged duct using the CFD analysis in the flow field from the supersonic nozzle. The flow from the nozzle drained in an enlarged duct, the thrust, and the base pressure are studied. The Mach numbers for the study were 1.5, 2.0 and 2.5. The nozzle pressure ratios (NPR) of the study were 2, 5 and 8. The L/D ratios of the study were 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10. Based on the results, it is concluded that the L/D ratio should be increased to an optimum value to reattach the flow to an enlarged duct and to increase the thrust. The supersonic suddenly expanded flow field is wave dominant, and the results cannot be generalized. The optimized L/D ratios for various combinations of flow and geometrical parameters are given in the conclusion section.

• 한국추진공학회지
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• 제4권4호
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• pp.70-77
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• 2000

초음속 2단벨노즐(SDBN)은 종래의 축소확대형 초음속 노즐의 벽면에 변곡점을 설치하여, 비행체의 고도에 따른 노즐내부의 유동특성을 조절하기 위한 새로운 개념의 추진노즐이다. 본 연구에서는 이러한 SDBN의 유용성과 유동특성을 조사하기 위하여 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 유한체적법으로 수치계산하였다. 본 연구의 결과로부터 SDBN의 Base 노즐의 길이는 SDBN 내부에서 발생하는 충격파 시스템에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 노즐 유동의 박리위치가 변곡점에 고착되는 넓은 범위의 압력비가 존재한다는 것을 알았다. 또 SDBN의 최대추력은 노즐출구에서 유동이 적정팽창 상태일 때 발생한다는 것을 알았다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.84.2-84.2
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• 2005