Reactive Flow in Scramjet External Nozzle

Abstract

비평형 화학반응을 포함한 2차원 Navier-Stoke 방정식과 k-ω난류모델을 이용하여 단 팽창 램프노즐(Single Expansion Ramp Nozzle)내의 연소 및 추력특성을 연구하였다. 스크램제트엔진의 외부노즐은 대부분의 추력을 생성하기 때문에 중요한 부분 중의 하나이다. 따라서 극초음속항공기에서 요구되는 노즐을 설계하기 위해서는 외부노즐의 추력특성을 정확히 예측할 수 있어야 한다. 외부노즐의 추력특성에 미치는 가장 해석이 어려운 문제는 미연가스가 노즐로 유입되는 것이다. 특히, 노즐의 팽창부에어는 온도가 급격하게 감소하기 때문에 연소 및 재결합반응이 서로 복잡한 형태로 결합되어 발생하므로 이에 대한 규명이 필요하다. 본 논문은 노즐의 입구조건의 변화 즉, 노즐입구에서의 공기와 연료의 온도 유도구간의 길이, 연료의 수직위치등을 변화시켜면서 연소 및 추력특셩을 살펴보았다. 이 과정에서 연소 및 추력특성의 시간진동이 발견되었으며 이에 대한 규명을 시도하였다.

비평형 화학반응을 포함한 2차원 Navier-Stoke 방정식과 k-ω난류모델을 이용하여 단 팽창 램프노즐(Single Expansion Ramp Nozzle)내의 연소 및 추력특성을 연구하였다. 스크램제트엔진의 외부노즐은 대부분의 추력을 생성하기 때문에 중요한 부분 중의 하나이다. 따라서 극초음속항공기에서 요구되는 노즐을 설계하기 위해서는 외부노즐의 추력특성을 정확히 예측할 수 있어야 한다. 외부노즐의 추력특성에 미치는 가장 해석이 어려운 문제는 미연가스가 노즐로 유입되는 것이다. 특히, 노즐의 팽창부에어는 온도가 급격하게 감소하기 때문에 연소 및 재결합반응이 서로 복잡한 형태로 결합되어 발생하므로 이에 대한 규명이 필요하다. 본 논문은 노즐의 입구조건의 변화 즉, 노즐입구에서의 공기와 연료의 온도 유도구간의 길이, 연료의 수직위치등을 변화시켜면서 연소 및 추력특셩을 살펴보았다. 이 과정에서 연소 및 추력특성의 시간진동이 발견되었으며 이에 대한 규명을 시도하였다.