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충돌제트에서의 횡방향 유동 감소를 위한 파형 구조의 유동 및 열전달에 관한 연구
황병조(Byeong Jo Hwang),김선호(Seon Ho Kim),주원구(Won Gu Joo),조형희(Hyung Hee Cho) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.5
충돌제트는 제트가 충돌하는 정체 영역에 매우 높은 열전달을 제공하기 때문에 다양한 분야에서 적용되고 있다. 그러나 제트가 벽면에 부딪친 후 벽면 제트에 의해 야기되는 충돌 챔버 내의 횡방향 유동은 여러 개의 제트로 구성된 배열제트인 경우 하류에 있는 제트 유동을 방해하거나 휘게 할 수 있으며, 이로 인해 배열 충돌제트의 냉각 성능은 감소하게 된다. 파형 구조는 하류 제트에서의 횡방향 유동영향을 줄이기 위해 인접한 충돌 제트 사이에 있는 파형 속에 사용된 냉각 공기를 유입시키는 역할을 하며, 이러한 파형 구조에서의 유동 및 열전달 특성에 대해 수치해석을 수행하였다. 3차원, 정상상태, 비압축성 유동으로 고려하고 해석하였으며 ANSYS-CFX 15.0 코드를 사용하였다. 파형 구조의 형상 변수가 배열 충돌제트의 횡방향 유동 억제에 미치는 영향을 제시하고 분석하였다. Impingement jets have been applied in a wide variety of fields as they provide significantly high heat transfer on the impingement-jet stagnation zone. However, the crossflow in an impingement chamber developed by spent wall jets can disrupt and deflect the downstream jets in the array, leading to a decrease in the cooling performance of an array of impingement jets. A numerical analysis is made of the fluid flow and heat transfer characteristics in a corrugated structure that traps the spent air in the corrugations between impingement jets and reduces crossflow effects on downstream jets. All computations are performed by considering a three-dimensional, steady, and incompressible flow by using the ANSYS-CFX 15.0 code. The effects of the configuration parameters of the corrugated structure on crossflow reduction of the array of impingement jets are presented and discussed.
배열 충돌제트에서 횡방향 유동 감소를 위한 파형 구조 특성 연구
황병조(Byeong Jo Hwang),김선호(Seon Ho Kim),주원구(Won Gu Joo),조형희(Hyung Hee Cho) 대한기계학회 2016 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2016 No.12
Impingement cooling is a widely used in gas turbine vanes and combustors due to its strong enhancement of heat transfer coefficient. But the crossflow in an impingement chamber is mostly developed by the spent jets. This flow can always disrupt and deflect the downstream jets in the array, leading to a decrease in the cooling performance of an array impingement jet. Corrugated structure traps the spent air in the corrugations between impingement jets to reduce the detrimental effects of crossflow. In the present study, the effects of configuration parameters of corrugated structure on the crossflow reduction of array impingement jet are presented and discussed.
충돌제트에서의 유량공급 채널 및 제트 홀 배열에 따른 열유동 특성 수치해석
황병조(Byeong Jo Hwang),정희윤(Heeyoon Chung),주원구(Won Gu Joo),조형희(Hyung Hee Cho) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회지 Vol.20 No.4
A numerical analysis is performed to investigate the effect of a supply channel and jet hole arrangement on the heat flow characteristics of impingement jet. The jet holes in a supply channel are composed of a single or staggered array from the center of a leading edge channel. The software ICEMCFD is used to generate the structured grids for calculation domain and a CFD code CFX 15.0 to perform the simulation. The present solutions are validated by comparison with the experimental and numerical ones of others. A comparison of mass flow rates of impingement jets and Nusselt numbers on the impingement surface for the single or staggered arrays is made.
충돌제트의 경사각도가 파형 구조의 열유동 특성에 미치는 영향
황병조(Byeong Jo Hwang),김선호(Seon Ho Kim),주원구(Won Gu Joo),조형희(Hyung Hee Cho) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회지 Vol.21 No.2
A numerical analysis is made of the fluid flow and heat transfer characteristics in the corrugated structure that traps the spent air in the corrugations between impinging jets to reduce crossflow effects on downstream jets in the array. All computations are performed by considering three-dimensional, steady state, and incompressible flow by using the ANSYS-CFX 15.0 code. Averaged jet Reynolds number is 10,000. The oblique angles of impingement jets on the spanwise section are 70°, 80°, 90°, and the oblique angles of impingement jets on the streamwise section are 70°, 90°, 110°. The investigation focuses on the oblique angle influence of impinging jet array on the fluid flow and heat transfer characteristics of a corrugated structure.
충돌제트에서의 유량공급 채널 및 제트 홀 배열에 따른 열전달 특성 수치해석
황병조(Byeong Jo Hwang),정희윤(Heeyoon Chung),주원구(Won Gu Joo),조형희(Hyung Hee Cho) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
충돌제트의 열전달에 유량공급 채널 및 제트 홀 배열이 미치는 영향을 분석하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 유량공급 채널 내에 있는 제트 홀은 전연면 채널의 중심축으로부터 일열 또는 엇갈림 배열로 되어 있다. ICEMCFD 소프트웨어를 사용하여 해석영역을 정렬 격자로 모델링하였으며, 수치해석은 CFD 코드인 CFX 15.0으로 수행하였다. 본 해석 결과의 타당성은 타 연구자들의 실험 및 수치해석 결과와의 비교를 통해 검증하였다. 일열 또는 엇갈림 배열인 경우에 충돌 제트의 질량유량 및 충돌면에서의 Nusselt 수 분포에 대해 비교 분석하였다. A numerical analysis is performed to investigate the effect of a supply channel and jet hole arrangement on the heat transfer of impingement jet. The jet holes in a supply channel are composed of an in-line or staggered array from the center of a leading edge channel. The software ICEMCFD is used to generate the structured grids for calculation domain and a CFD code CFX 15.0 to perform the simulation. The present solutions are validated by comparison with the experimental and numerical ones of others. A comparison of mass flow rates of impingement jets and Nusselt numbers on the impingement surface for the in-line or staggered arrays is made.