초록
연소 및 추진 기관 공학 교육 과정의 일부로써 간단한 형태의 열기관인 감자총 (Potato Gun)의 제작, 시험 및 해석을 수행하였다. 정적 연소실의 화학 평형 해석을 이용하여 연소실의 압력을 계산하고, 팽창과정의 열역학 해석을 통하여 열에너지의 운동에너지로 변환되는 내탄도 과정을 계산하였다. 공기역학적 지식을 도입한 구형 탄도 궤적 해석을 통하여 비행거리를 추정할 수 있었으며, 이를 통하여 감자총의 에너지 변환 효율 및 혼합기의 당량비를 추정하였다. 본 과제는 재활용 자재를 이용하여 학부 수준에서 열-유체역학공학 지식을 활용하여 실습하고 학생들의 관심을 유발할 수 있는 적당한 예로 여겨진다.
The "Potato Gun," a simple heat engine, is fabricated, tested and analyzed as a part of engineering education program of combustion and propulsion classes. Combustor pressure is predicted by the chemical equilibrium analysis of a constant volume combustor. Then, the internal ballistics, the conversion of thermal energy into the mechanical energy of a projectile, is predicted though the expansion process. The trajectory of a projectile is estimated by considering the aerodynamic effect around the spherical projectile. The energy conversion efficiency and the equivalence ratio of the fuel-air mixture could be estimated by the comparison of the experimental results and the theoretical prediction. The present work would be an example of attracting the interest of students for the application of the engineering principles at undergraduate level by recycling the waste materials.
