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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 임종한
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 가천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수25
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초음속제트는 고압의 유체가 노즐을 통해 대기로 분사되는 기술이다. 이에 따라 작동유체는 기체 및 유체 두 가지의 상태가 사용가능하기 때문에 작동유체에 대한 제약이 많지 않다. 그래서 공업분야에 널리 사용되고 있다. 작동유체가 액체인 경우 절삭용 또는 세척, 냉각용으로 사용된다. 또한 기체가 작동유체로 사용되는 경우도 액체가 사용되는 분야와 비슷하지만 기체상(gas phase)의 특성으로 물리적 영향만 미치기 때문에 물에 약한 전자장비 등에 기체를 사용한 냉각장비가 많이 사용된다. 이러한 초음속제트의 단점으로는 압축성유동이 수반 된다는 점이다. 압축성유동은 난류혼합, 충격, 열전달특성 및 압축효과 등의 특성이 있어 매우 복잡하며, 제트에 의해 압축되는 대기가 충격파 및 폭풍파를 발생시켜 주변의 피해를 입히기도 한다. 초음속제트에 의한 압축성 유동의 특성을 고찰하고자 초음속제트의 기체 종류가 다를 때의 영향과 노즐압력비(NPR)에 따른 영향, 노즐 직경에 따른 영향을 고찰하였으며, 마지막으로 밀도방정식에 따른 수치해석의 타당성 등에 대해 연구하였다. 그 결과, 해석기체 종류 중 분자량이 가장 낮은 수소의 영향범위가 가장 작았으며, 분자량이 가장 높은 공기의 영향범위가 가장 컸다. 또한 NPR이 높을수록 영향범위가 늘어났지만, NPR의 상승보다는 낮게 영향범위가 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 직경의 영향으로는 직경의 크기가 커질수록 영향범위의 증가폭이 더 커지는 것을 확인할 수 있었다. 즉 제트에 의한 영향 인자 중에 인자의 증가폭에 비해 영향범위의 증가비율이 낮아지는 NPR보다 인자의 증가폭에 비해 영향범위의 증가비율이 높은 노즐직경이 제트의 영향범위 민감도가 높은 것으로 확인되었다. 마지막으로 밀도법칙에 따른 결과는 이상기체와 실제기체의 결과가 동일함으로 이상기체 조건의 NPR 5에 대한 해석이 적합함을 알 수 있었다.
목차
제1장 서론1.1 연구배경1.2 연구동향1.3 연구내용 및 목적제2장 압축성유동2.1 정체상태량2.2 기체의 음속과 Mach수2.3 노즐의 등엔트로피 유동2.3.1 수축노즐2.3.2 수축-확대노즐2.4 충격파2.4.1 수직충격파2.4.2 경사충격파2.5 난류모델2.5.1 One equation 모델(1) Spalart-Allmaras 모델2.5.2 Two equation 모델(1) RNG 모델(2) SST 모델제3장 수치해석3.1 해석모델3.2 격자의 수렴성3.3 수치해석 변수3.4 경계조건 설정제4장 해석결과 및 고찰4.1 수치해석의 타당성 검증4.2 초음속제트의 충격파 거동4.3 초음속제트의 충격파 특성4.3.1 공기의 충격파 특성4.3.2 작동유체에 따른 제트의 거동 특성4.3.3 노즐직경에 따른 제트의 거동 특성4.3.4 제트의 노즐압력비(NPR)에 따른 영향4.3.5 노즐압력비에 따른 내부유동의 압력특성4.3.6 밀도법칙에 따른 수치해석의 적합성제5장 결론ReferencesAbstract
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