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한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers v.16 no.2, 2012년, pp.58 - 64  
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초음속 노즐에서 발생하는 유동 이력현상에 대한 실험적 연구
Experimental Study on the Flow Hysteresis Phenomenon in a Supersonic Nozzle

남종순    (안동대학교 대학원 기계공학과   ); 김희동    (안동대학교 대학원 기계공학과  );
  • 초록

    유체 유동 시스템 내 히스테리시스 현상은 현재 다양한 산업 및 공학적인 응용분야에서 매우 빈번하게 발생되고 있으며, 이는 압력비 변화과정에서 주로 나타난다. 충격파를 포함한 초음속 노즐 유동장에서 히스테리시스 현상이 매우 발생하기 쉬우며, 이에 대한 물리적 유동특성에 대해서는 여전히 많이 알려지지 않았다. 본 연구에서는 노즐 압력비 변화에 따른 초음속 노즐내부 유동특성에 대해 조사하기 위해 실험적 연구를 수행하였다. 시간에 따른 노즐 벽압력 변화를 측정하기 위하여 다수의 압력변환기를 사용하였으며, 유동장의 가시화를 위해 나노스파크 쉴리렌 가시화 기법을 적용하였다. 연구 결과를 통해 히스테리시스 현상은 노즐의 기하학적 형상뿐만 아니라 시간에 따른 압력비 변화에 크게 의존함을 알았다.


    Hysteresis phenomena in fluid flow systems are frequently encountered in many industrial and engineering applications and mainly appear during the transient processes of change of the pressure ratio. Shock-containing flow field in supersonic nozzles is typically subject to such hysteresis phenomena, but associated flow physics is not yet understood well. In the present study, experimental work has been carried out to investigate supersonic nozzle flows during the transient processes of change in the nozzle pressure ratio. Time-dependent surface wall pressures were measured by a multiple of pressure transducers and the flow field was visualized using a nano-spark Schlieren optical method. The results obtained show that the hysteresis phenomenon is strongly dependent on the nozzle geometry as well as the time scale of the change of pressure ratio.


  • 주제어

    압축성 유동 .   이력현상 .   충격파 .   초음속 노즐 .   초음속 유동.  

  • 참고문헌 (6)

    1. Matsuo S., Setoguchi T., Shiomi N., and Kim H. D., "Hysteretic Phenomena of Shock Waves with Asymmetric Characteristics in a Supersonic Nozzle," 11th Asian Symposium on Visualization, Niigata, Japan, ASV11-12-06, 2011 
    2. Yasunobu T., Matsuoka K., Kashimura H., Matsuo S., and Setoguchi T., "Numerical Study for Hysteresis Phenomena of Shock Wave Reflection in Overexpanded Axisymmetric Supersonic Jet," Journal of Thermal Science, Vol. 15, No. 3, 2006, pp.220-225 
    3. Welsh, F. P., "Electron Beam Fluorescence Measurements of Shock Reflection Hysteresis in an Under-Expanded Supersonic Jet," Proceedings of the 21st International Symposium on Shock Waves, Vol. 2, Panther Publishing, Fyshwick, Australia, 1997, pp.863-868 
    4. Kim H. D., Kang M. S., Otobe Y., and Setoguchi T., "The Effect of Nonequilibrium Condensation on Hysteresis Phenomenon of Under-Expanded Jets," Journal of Thermal Science and Technology, Vol. 23, No. 3, 2009, pp.856-867 
    5. Irie T., Kashimura H. and Setoguchi T., "Hysteresis Phenomena of Mach Disk in an Underexpanded Jet," Bulletin of JSME, Vol. 702, No. 71, 2005, pp.412-419 
    6. Hadjadj A., "Numerical Investigation of Shock-Reflection Phenomena in Overexpanded Supersonic Jet," AIAA Journal, Vol. 42, No. 3, 2004, pp.570-577 

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