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NTIS 바로가기한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.37 no.9, 2009년, pp.863 - 878
원수희 (서울대학교 기계항공공학부 대학원, 부산대학교 부품소재산학협력연구소) , 정인석 (서울대학교 기계항공공학부, 항공우주신기술연구소) , 최정열 (부산대학교 항공우주공학과)
Unsteady three-dimensional flowfield generated by transverse fuel injection into a supersonic mainstream is simulated with a DES turbulence model. Comparisons are made with experimental results in terms of the temporal eddy position and eddy formation frequency. The vorticity field around the jet ex...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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스크램제트 연소기의 초음속 수직분사 유동장에 대한 비정상 해석 결과는 어떠한가? | 순간 유동장에 대한 DES 해석 결과는 비정상 간섭 구조를 잘 포착하고 있으며, 시간 평균된 유동장에 대한 DES 해석 결과는 유동장의 정상 상태 특징을 잘 보여준다. 큰 스케일의 에디 구조는 분사기 앞전에서 주기적으로 생성되어 유동장 하류까지 흘러가며 연료 공기의 혼합을 증진시킨다. 실험 결과와 정량적 비교를 통해 계산 결과는 제트의 침투 높이 및 제트 분포의 두께를 약간 과소 측정하지만, 계산 결과는 정성적으로 실험 결과를 매우 잘 따른다. 이러한 실험과 계산 결과 사이의 차이는 고정된 형태의 자유류 입구 및 분사기 출구 조건 같은 경계 조건이 실제 유동장의 난류 경계 조건을 정확하게 부여하기에 불충분하기 때문인 것으로 사료된다. 시간의 경과에 따른 유동장내 에디의 경로는 계산 결과가 초음속 수직분사 유동장의 대류 특성을 비교적 정확하게 모사하고 있음을 보여준다. 그러나 에디 생성 빈도는 실험에 비해 과대 예측 한다. 이는 에디가 발생하는 경계층 내부에서 RANS 모드가 활성화되어 Kelvin-Helmholtz 불안정성을 포착하는데 한계가 존재하기 때문으로 생각된다. 분사기 주변 와도 분석을 통해 에디 생성 메커니즘을 확인하였다. 분사기 앞전 경계층 내부의 두 개의 와류 구조가 번갈아 떨어져 나갈 때 에디가 발생하며, 이러한 거동은 에디 생성 빈도와 정확하게 일치한다. | |
초음속주 유동과 수직분사의 충돌은 무엇을 야기시키는가? | 박리 충격파와 분사기 사이에 존재하는 이 아음속 재순환 영역은 초음속 연소 유동장에서 보염 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 초음속주 유동과 수직분사의 충돌은 연료와 공기의 혼합을 증진시키는데 중요한 역할을 하는 다양한 간섭 구조(coherent structure)를 발생시킨다. 이러한 간섭 구조는 일반적으로 4가지 형태로 분류된다[1]. | |
아음속 재순환 영역은 무슨 역할을 하는가? | 과소팽창 상태의 분사기 출구 유동은 초음속 주 유동장과 충돌하여 3차원 궁형 충격파를 발생시키며, 이는 다시 분사기 앞전의 경계층을 박리시켜 아음속 재순환 영역을 발생시킨다. 박리 충격파와 분사기 사이에 존재하는 이 아음속 재순환 영역은 초음속 연소 유동장에서 보염 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 초음속주 유동과 수직분사의 충돌은 연료와 공기의 혼합을 증진시키는데 중요한 역할을 하는 다양한 간섭 구조(coherent structure)를 발생시킨다. |
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