Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

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Characteristics of Dual Transverse Injection in Supersonic Flow Fields I-Mixing Characteristics

초음속 유동장 내 이중 수직분사의 특성에 관한 연구 I-혼합특성

  • 신훈범 (울산대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 이상현 (울산대학교 수송시스템공학부 항공우주전공)
  • Published : 2002.09.30
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Abstract

Based on the analyses of the single transverse injection in supersonic flow fields, the mixing characteristics of dual transverse injection of hydrogen in supersonic air flow are studied with computational methods. Three-dimensional Navier -Stokes and the k-$\omega$ SST turbulence model were used. A parametric study is conducted with the variation of the distance between two injectors. The flow patterns and the mixing characteristics of two injection flows are very different from each other, and the flow patterns and the mixing characteristics of the rear injection flow are strongly influenced by those of the first injection flow. The increase of the distance between two injectors up to a specific distance results in the increase of mixing rate and penetration of fuel. However, the increase of the distance over the specific distance results in the decrease of mixing rate and penetration of fuel. From the results it can be stated that there exists a distance between two injectors for optimum mixing characteristics.

단일 분사 노즐을 갖는 연소기 내부의 혼합과정에 대한 이해를 바탕으로 연료 분사 노즐을 이중으로 갖는 연소기의 혼합과정에 대한 수치연구를 수행하였다. 수치연구를 위하여 3차원 Navier-Stokes 방정식과 k-$\omega$ SST난류 모델을 이용하여 연료 이중 분사 유동을 모사하였다. 이중 분사구 사이의 거리 변화에 따른 혼합특성의 변화를 살펴보기 위하여 파라메터 연구를 수행하였다. 연료 이중 수직분사에서 두 분사기의 유동 및 혼합특성은 서로 상당히 다른 경향을 보이며, 후방 분사기의 유동 및 혼합특성은 전방 분사류의 영향을 받아 더 크게 팽창하고 침투거리가 증가하는 것으로 나타났다. 어떤 특정 거리가 되기 전까지 분사기 사이의 거리가 증가할수록 전체적인 혼합률과 침투거리가 증가하는 등 혼합특성이 개선되지만, 특정 거리보다 크게되면 오히려 혼합특성이 악화되는 것으로 나타났다. 이는 이중분사기에서 최적인 혼합특성을 위한 두 분사기 사이의 거리가 존재함을 의미하는 것으로 판단된다.

Keywords

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