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Converging-Diverging Nozzle의 형상 변화에 따른 공력 해석
Aerodynamic Analysis of Converging-Diverging Nozzle by changing in shape 원문보기

EDISON SW 활용 경진대회 논문집. 제2회(2013년), 2013 Apr. 17, 2013년, pp.327 - 330  

박차렴 (건국대학교 항공우주정보시스템공학과) ,  박경수 (건국대학교 항공우주정보시스템공학과)

초록
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Converging-diverging 노즐은 시스템 내부 유동에 적용되는 속도면적 법칙을 통해, 아음속 유동을 초음속으로 만드는 장치이며, 항공기 엔진 등에서 추력을 얻기 위해 쓰인다. 이상기체, 등 엔트로피를 가정한 동일 입구 조건에서, 출구로 빠져나오는 유동의 속도는 오직 면적 비에만 관계한다. 그러나 실제현상에서는, 출구에서의 유속이 유동의 압축성 효과 및 벽면에서의 전단력 등으로 인해 노즐 형상마다 상이한 결과를 낳는다. 본 연구에서는 EDISON Simulation을 활용하여 다양한 노즐 형상에 따른 출구에서의 Mach number를 구하고, 각각의 결과로부터 경향성을 찾는다. 또, 계산 결과를 이론식을 통해 도출되는 결과와 비교한다.

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가설 설정

  • 격자생성 및 형상설계 과정에서 노즐의 입구와 출구, 벽면에서의 벽 조건을 Table 1 와 같이 설정하였다. 노즐 입구에서는 아음속으로 유동이 진입하여, diverging part를 지나 초음속으로 나가는 상황을 가정하였고, 벽면에서는 adiabatic으로 손실이 없도록 하였다. 연구를 수행하는 도중 격자 생성 이후 converging part에서의 급격한 형상 변화로 인해 연산 수행이 불가능해지는 문제가 발생하였으며, 이를 해결하기 위해 격자 생성 프로그램 내부 solver를 이용하여 격자가 완만하게 이어지도록 하였다.
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