축소형 초고압 분사 시스템의 노즐 형상에 따른 초음속 액체 제트 분무 특성에 관한 연구

Spray Characteristics of Supersonic Liquid Jet by a Nozzle Geometry of Miniature High-Pressure Injection System

고압관, 가압관, 발사관으로 구성된 Ballistic Range의 일종인 2단식 경가스 총을 사용하여 초음속 액체 제트의 분무 특성을 연구하였다. 135 bar의 압축공기는 고압관과 가압관 사이에 OHP필름으로 구성된 격막을 파열시킨 후 가압관의 발사체를 약 250 m/s의 속도로 가속하였다. 가속된 발사체는 액체 저장부에 충돌하여 액체를 초고압으로 가압한 후 초음속으로 분사시키며, 특히 초음속 액체 제트는 미립화된 다중 제트의 형태를 나타내고 액체 제트 전방 영역에서 충격파를 수반한다. 다양한 분사 노즐의 기하학적 형상에 대한 분무시험결과 초음속 액체 제트의 속도와 충격파 각도가 각각 다르게 생성되었으며, L/d가 9.9, 11.9, 23.8의 조건에 대하여 L/d가 23.8의 경우에 액체 제트의 분사속도가 마하수 1.53으로 가장 낮게 측정되었다.

Two-stage light gas gun, sorted with Ballistic Range System, is used to research spray characteristics of supersonic liquid jets. When high pressure tube was pressurized to the 135 bar, diaphragm films which composed with OHP film are ruptured. Expansion gases accelerate a projectile approximately 250 m/s at the exit of pump tube. And accelerated projectile collides with liquid storage part and liquid jets were injected into supersonic conditions. Supersonic liquid jets show the multiple jets and generate shockwave at the forward region of jets. Supersonic liquid jets of speed and shockwave angle have different value at each case. Supersonic liquid jets with minimum velocities are injected with M=1.53 at the geometry condition of L/d=23.8.