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문성목(Seong-Mok Moon),김종암(Chongam Kim),노오현(Oh-Hyun Rho),홍승규(Seung Kyu Hong) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.8
경사충격파와 와류간의 상호작용에 관한 수치적 해석은 경사충격파에 기인한 와류붕괴의 발생에 관한 이론적 모델 및 실험치와 비교하기 위해 수행되었다. 본 연구의 해석을 위해 마하수에 기초한 Roe의 기법 (RoeM)과 2-방정식 난류 모델을 이용하여 3차원 난류 유동장을 효과적으로 계산하였다. 자유류 마하수 2.49에서 와류세기, 축방향속도 성분, 충격파 세 기의 변화에 따른 상호작용의 영향을 연구하였다. 2 방정식 난류모델인 k- ωSST 난류모델과 적절히 모델링된 와류모델을 이용하여 수치연구를 수행함으로써 실험적으로 관찰된 여러 유동장을 정확히 모사할 수 있었다. 경사충격파에 기인한 와류붕괴의 발생에 관한 기준을 결정하기 위한 본 연구결과는 이론적 모델과 실험치와 일치된 결과를 보여주고 있음을 확인하였다. For the prediction on the onset of oblique shock wave-induced vortex breakdown, computational studies on the Oblique Shock wave/Vortex Interaction (OSVI) are conducted and compared with both experimental results and analytic model. A Shock-stable numerical scheme, the Roe scheme with Mach number-based function (RoeM), and a two-equation eddy viscosity-transport approach are used for three-dimensional turbulent flow computations. The computational configuration is identical to available experiment, and we attempt to ascertain the effect of parameters such as a vortex strength, stream wise velocity deficit, and shock strength at a freestream Mach number of 2.49. Numerical simulations using the k- ωSST turbulence model and suitably modeled vortex profiles are able to accurately reproduce many fine features through a direct comparison with experimental observations. The present computational approach to determine the criterion on the onset of oblique shock wave-induced vortex breakdown is found to be in good agreement with both the experimental result and the analytic prediction.
공동을 이용한 초음속-아음속 평행류에서의 혼합증대에 관한 수치적 연구
문성목(Moon, Seong-Mok),장세명(Chang, Se-Myong),김종암(Kim, Chongam),이경훈(Lee, Kyoung-Hoon),김인수(Kim, In-Soo),안수홍(Ahn, Su-Hong),우관제(Woo, Kwan-Je) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.5
평행 초음속-아음속 후류유동에서 혼합증대에 관한 수치적인 연구를 실험결과와의 비교를 통하여 수행하였다. 이번 연구의 첫 번째 목적은 실험에서 사용된 조건으로 정확하게 수치적으로 모사하는 데 있다. Pitot 압력을 이용하여 수치계산결과와 실험치와 비교하였을 때 서로 일치된 결과를 얻었으며, 그 중에서 압축성 수정을 가미한 κ-ω SST 난류모델의 계산결과가 가장 좋은 것으로 나타났다. 게다가 기존의 유동조건에서 공동의 위치, 배열수에 변화를 주면서 혼합특성을 비교/연구하였다. A computational study on the enhancement of parallel supersonic-subsonic mixing wakes is conducted and compared with available experimental data. The first aim of the present work is to show a direct comparison between numerical predictions and equivalent experimental data for the baseline case. The Pitot pressure distribution data are in good agreement between computation and experiment, and the results show that Menter’s SST model with the compressibility correction gives the best performance. Further we investigate the effects of primary parameters such as the position of the cavity, and the arrangement of the cavity at the given flow condition.
Eulerian 다상유동기법을 이용한 300톤급 추진기관 시험설비 화염유도로 냉각해석
문성목(Seong-Mok Moon),조남경(Nam-Kyung Cho),김성룡(Seong-Lyong Kim),전성복(Sung-Bok Jun),이경훈(Kyoung-Hoon Lee),신재렬(Jae-Ryul Shin) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
본 연구에서는 300톤급 추진기관 시험설비 화염유도로 기본 설계안에 대한 열적 안전성 및 연소가스의 안전한 배출을 검토하기 위하여 3차원 화염냉각 해석을 수행하였다. 화염과 냉각수 간의 열전달 및 상변화 과정을 모사하기 위하여 Mixture 다상유동모델을 이용하였으며, 단일 화학종 비반응 플룸모델을 적용하여 화염냉각 해석을 수행하였다. 본 해석결과를 통하여 화염유도로 벽면에서의 최고 온도값을 도출하였으며, 또한 연소가스가 화염유도로에 의해 외부로 안전하게 배출되고 있음을 확인하였다. In this study, a 3-D flame cooling analysis is conducted to examine a thermal safety for the flame deflector of the 300tf class propulsion test facility, and a safe discharge of the exhaust gas is assessed by using the numerical results. The Mixture multiphase model is applied for the simulation of heat transfer and phase exchange process between flame and cooling water, and a numerical analysis using the single species unreacted model for the exhaust plume is carried out for the flame cooling. The numerical analysis for the flame cooling predicts maximum temperature on the flame deflector wall, and shows the safe discharge toward exterior of the exhaust gas.
문성목(Seong-Mok Moon),남궁혁준(Hyuck-Joon Namkoung),이경훈(Kyoung-Hoon Lee),변종렬(Jong-Ryul Byun),황기영(Kiyoung Hwang) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
본 연구에서는 이중연소형 연소기에 대한 혼합/연소 특성을 증대하기 위하여 아음속 연소기 노즐에 따른 초음속 연소해석을 수행하였다. 해석모델은 고속의 연료 과잉 미연가스를 분사되는 아음속 연소기와 초음속 연소가 이루어지는 초음속 연소기로 구성되어 있다. 초음속 연소기로 유입된 초음속 유입 공기와 고속의 미연가스가 서로 원활한 연료혼합이 이루어질 수 있도록 개선된 아음속 연소기 노즐을 적용하였으며, 기존의 아음속 연소기 노즐과의 비교를 통하여 연소효율이 개선되었음을 확인하였다. In this study, supersonic combustion analysis with various subsonic combustion nozzles is conducted to improve the mix and combustion characteristics for dual combustion ramjet (DCR) combustor. The computational model consists of subsonic combustor with fuel-rich unburned gas and supersonic combustor with supersonic combustion. An improved subsonic combustor nozzle is applied to enhance the mix of supersonic air from intake with high–speed unburned gas, and the improvement in combustion efficiency is ascertained through a comparison with traditional subsonic combustor nozzle.
추진기관 시험설비 화염유도로 냉각시스템에 관한 수치적 연구
문성목(Seong-Mok Moon),이경훈(Kyoung-Hoon Lee),강호신(Ho-Sin Kang),김동환(Dong-Hwan Kim),조남경(Nam-Kyung Cho),한영민(Yeoung-Min Han) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.12
본 연구에서는 추진기관 시험설비 화염유도로 기본 설계안에 대한 3차원 화염냉각 해석을 수행함으로써 화염유도로 설계안에 대한 열적 안전성 및 연소가스의 원활한 배출에 대하여 평가하였다. 화염과 냉각수 간의 열전달 및 상변화 과정을 모사하기 위하여 Mixture 다상유동모델을 이용하였으며, 비반응단일 화학종 플룸모델을 적용하여 화염냉각 해석을 수행하였다. 본 해석결과를 통하여 화염유도로 벽면에서의 최고온도와 최대압력을 도출하였으며, 또한 노즐출구에서 분사된 연소가스가 화염유도로에 의해 외부로 원활히 배출되고 있음을 확인하였다. In this study, a thermal safety and a smooth discharge of the exhaust gas for the flame deflector design are assessed by a 3-D flame cooling analysis for the flame deflector of the propulsion test facility. The mixture multiphase model is applied for the simulation of heat transfer and phase exchange process between a flame and a cooling water, and a numerical analysis using the unreacted single species model for the exhaust plume is conducted for the flame cooling. The numerical analysis for the flame cooling predicts maximum temperature and pressure on the flame deflector wall, and shows the smooth discharge toward exterior of the exhaust gas from the nozzle exit.
문성목(Seong-Mok Moon),조남경(Nam-Kyung Cho),전성복(Sung-Bok Jun),안수홍(Su-Hong An),이경훈(Kyoung-Hoon Lee),김동환(Dong-Hwan Kim) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5
본 연구에서는 추진기관 시험설비 화염유도로 기본 설계안에 대한 열적 안전성을 검토하기 위하여 3차원 화염냉각 해석을 수행하였으며, 화염냉각을 위한 최적의 냉각수 유량을 도출하였다. 화염과 냉각수 간의 열전달 및 상변화 과정을 모사하기 위하여 Mixture 다상유동모델을 이용하였으며, 단일 화학종 비반응 플룸모델을 적용하여 화염냉각 해석을 수행하였다. 본 해석결과를 통하여 냉각수 유량에 따른 화염유도로 벽면에서의 최고 온도값을 도출하였으며, 콘크리트 내화 최고온도에 해당하는 최적의 냉각수 유량을 확인하였다. In this study, a 3-D flame cooling analysis is conducted to examine a thermal safety for the flame deflector design of the propulsion test facility, and the optimal flow rate of coolant for the flame cooling is evaluated from the numerical results. The mixture multiphase model is applied for the simulation of heat transfer and phase exchange process between flame and cooling water, and a numerical analysis using the single species unreacted model for the exhaust plume is carried out for the flame cooling. The numerical analysis for the flame cooling predicts maximum temperature on the flame deflector wall for the different coolant flow rate, and shows the optimal flow rate of coolant corresponding to the maximum fireproof temperature of concrete.
지상 시험 설비에서 엔진 추력에 따른 배기 플룸 거동 해석
김성룡(Seong-Lyong Kim),신재렬(Jae-Ryul Shin),문성목(Seong-Mok Moon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11
추진기관 시험설비에서 발생하는 로켓 배기 플룸이 우주센터 주변 환경에 미치는 영향을 분석하였다. 발사체에서 발생하는 고온 고속의 배기 플룸은 시험설비와 시험장 주변에 상당한 영향을 끼치며 국립공원으로 지정된 시험설비 인근에 화재를 일으킬 우려가 있다. 주변 수백 미터까지 포함한 플룸 유동장을 해석한 결과 시험설비의 후류 냉각수 장치가 고온 플룸을 충분히 낮은 온도로 냉각시키고 주변 대기와의 혼합과정에서 플룸 속도가 충분히 감속되어 큰 영향은 없는 것으로 나타났다. Present study coducted a numerical study on the effects of the tests of Propulsion System Test Facility(PSTC) on the near field environment at NARO Space Center. The exhausted rocket plume with high temperature and rapid velocity affects the test facility and near field environment, and is a dange of causing fire on forest of national park. The present study including hundreds of meter from test stand as calculation region showed that the cooling system has sufficient role of cooling the plume so that the temperature of plume reduced to the level of atmosphere, and the plume velocity is also reduced to below 15 m/s with the help of entrained air.