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문제 정의
- 지금까지의 연구는 핀틀 크기에 대한 것이 대부분으로 핀틀 형상이 미치는 효과에 대해서는 거의 연구가 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 직경이 초기 노즐 목 면적 보다 작은 핀틀 끝단의 형상이 노즐 내부 유동장과 추력에 미치는 영향을 공압 실험으로 확인하여 제시하였다.
가설 설정
- 2-(a)) 노즐 목 면적이 증가하면 연소관 압력과 연소속도의 감소로 추력이 감소하고, 노즐 목 가까이 이동하여(Fig. 2-(b)) 노즐 목 면적이 감소하면 연소관 압력과 연소속도의 증가로 추력이 커진다[1]. 핀틀의 앞뒤로의 움직임에 의한 추력 크기 조절 기법은 지난 수십 년간 지속적 관심 속에 꾸준한 연구가 진행되었다.
- 3은 핀틀 노즐에서 나타나는 대표적인 유동 특성을 나타낸 것이다. (a)지점에서 Prandtl-Mayer 팽창파가 형성되면서 급속히 팽창한 유동의 압력은 (d)지점의 기저압력(Base pressure)보다 낮아져 핀틀 몸체의 (b)지점에서 유동이 박리된다. 이때에 낮아진 압력을 보상하기 위해 (b)-(c)의 끝단 충격파(일명 Lip -shock)가 형성된다[6].
- - 핀틀 몸체에서 유동이 박리되면서 방출되는 충격파가 노즐 벽면에 충돌하며 충돌 위치 및 강도는 핀틀 형상에 영향을 받는다.
- - 핀틀 이동으로 노즐 목 면적이 감소하면 연소실 압력은 핀틀 형상과 무관하게 부드럽게 단순 증가하지만 추력은 많은 변곡점을 가지며, 증가 패턴은 핀틀 형상에 큰 영향을 받는다.
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