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The Optimal Altitude Nozzle Contour Design for Supersonic Exit Mach number
Khin Oo Mon(몬킨우),Changjin Lee(이창진) 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.4
The design methodology is developed for the optimal design of nozzle contour based on the traditional design methodology “Method of Characteristics”, MOC. The development of the optimal design nozzles are discussed with the optimization algorithm as well as with the combination of the CFD application for flow field visualization. To define the optimized nozzle, relations between the desired properties of flow field and nozzle geometry parameters are found corresponding to the design criteria. Design results are discussed with respect to physical accuracy and design error. The goal of this work is to trace the profiles of the supersonic Mach number nozzle with a uniform exit flow for the Altitude Engine Test Facility (AETF). The application is for the air.
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입구 와류발생과 질량분사가 있는 연소실 내부유동의 LES 해석
몬킨우(Khin Oo Mon),구희석(Heeseok Koo),이창진(Changjin Lee) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.9
하이브리드 로켓은 축 방향의 산화제 유동과 고체 연료의 기화로 인한 벽면 분출 유동사이의 상호 간섭에 의해 복잡한 형태의 혼합 전단층이 존재한다. 연소실 입구에 링이 설치되어 있고 질량분사가 있는 실린더 유동에 대하여 압축성 효과를 고려한 LES(Large Eddy Simulation) 기법을 적용하여 수치계산을 수행하였다. 최근의 실험에 의하면 연료 중간에 링과 같은 다이아프램이 설치된 경우, 연소율의 증가가 관찰되었다. 계산 결과에 따르면, 축방향 유동과 벽면 분출 유동이 상호 간섭하여 발생하는 벽면 와류가 국부적인 연료 표면으로의 열전달을 증가시켜 실험에서 관찰되는 딤플이 생성되는 것을 확인하였다. 또한 연소실 입구에 설치된 링에 의하여 발생되는 와류는 벽면 와류가 보다 활발하게 생성되고 열전달과 혼합을 향상시키는 역할을 하며 이 때문에 연소율이 증가되는 것으로 보인다. Hybrid rocket shows interesting characteristics of complicated mixing layers developed by interactions between turbulent oxidizer flow and mass flow from surface due to fuel vaporization. In this study, compressible LES with a ring structure attached at the entrance of the combustor are performed. According to one recent report, adding a ring structure in the middle of the combustor helps increasing regression rate. From the numerical results, it is seen that vortex structures near the wall becomes stronger due to the interaction with surface mass injection, and the local heat flux increases due to the vortices. This phenomenon is obviously related to the generation of dimple structures which are seen in the number of experiments. Also, the ring structure at the entrance induces strong vortex flow which enhances heat transfer to the wall surface and mixing between fuel and oxidizer as well as reaction efficiency.
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하이브리드 로켓 모터 연소 중 발생하는 streamwise 와류 특성
신경훈(Kyung-Hoon Shin),박경수(Kyung Su Park),몬킨우(Khin Oo Mon),이창진(Changjin Lee) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
산화제 유동 변화를 위한 디스크를 예혼합실에 장착하여, 디스크의 직경과 길이를 변경하며 PMMA/GOx를 이용한 하이브리드 로켓 모터의 지상연소시험을 수행하였다. 디스크에 의해 산화제 유동의 와류유출(vortex shedding)이 발생하여, 연소율과 압력 진동 등의 연소 특성이 변화하였다. 연소실험 후 PMMA를 축방향으로 잘라내어 연소면을 관찰하여, PMMA의 연소면 전체에서 딤플 형태의 패턴이 발견하었다. 이는 연소 과정 중 연소면 근처에서 발생하는 blowing 효과에 의해 변화된 산화제 유동의 경계층 특성에 기인한 것으로 보이며, LES 기법을 이용하여 수행한 수치적 연구 결과와 일치한다. 이는 하이브리드 로켓 모터의 연소불안정 현상을 이해하는데 중요한 자료로 판단된다. A series of hybrid rocket combustion experiments were carried out with PMMA/GOx changing diameter and length of the disk installed at pre-chamber. The disk can generate vortex shedding flow and change flow conditions prior to entering the fuel grain which could also alter the combustion characteristics and pressure oscillations. Isolated dimple-like surface roughness patterns distributed all over the fuel surface, which can be thought of as a realization of the inherent flow instability. It is very likely that the formation of cell structures is originated from the modification of boundary layer characteristics of an entering oxidizer flow caused by a blowing effect mainly taking place near the wall. This coincided with our LES results. It would be a meaningful basis to understand combustion instability of hybrid rocket motor.
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