• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.6
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• pp.11-19
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• 2013

An experimental study was conducted to investigate fuel injection characteristics through swirl injectors when the fuel was heated to very high temperature conditions. Three swirl injectors with different orifice diameters and swirler geometries were used to measure the flow coefficient (${\alpha}$) for the injection pressure ranges between 3 and 10 bar and the fuel temperature from 50 to $270^{\circ}C$. The results showed that the variation characteristics of ${\alpha}$ with respect to cavitation number ($K_c$) were highly dependent on both the orifice diameter and the swirler geometry. In addition, the characteristics of ${\alpha}$ variation with respect to AR, the area ratio of the flow through the swirler and the orifice, has revealed that the effect of boiling is retarded but the slope of decreasing ${\alpha}$ after the boiling effect is present tumbles as AR increases.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.42 no.2
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• pp.119-126
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• 2014

An experimental study was conducted to study fuel injection characteristics through plain orifice injectors when the fuel was heated to the temperature higher than its boiling point. Three injectors with different orifice diameters were used to measure the flow coefficient (${\alpha}$) for the injection pressure ranges of 3, 5, and 10 bar and the fuel temperature ranges between 50 and $270^{\circ}C$. The study showed that ${\alpha}$ decreases gradually with the fuel temperature below $180^{\circ}C$ while it drops abruptly when the temperature goes beyond $187^{\circ}C$, the boiling temperature of the fuel. The slope of ${\alpha}$ bifurcated at the boiling temperature for different injection pressures, and ${\alpha}$ decreased faster for the lower injection pressure due to the more active boiling in the injector. In addition, the larger orifice diameter had the higher ${\alpha}$ value, and ${\alpha}$ jumped at moderate temperature ranges when the injection pressure was low, implying the turbulent-laminar transition phenomena. The measured ${\alpha}$ was plotted against the cavitation number($K_c$), and the characteristics were independent of the applied pressure for small injectors when the fuel was evaporated before it was injected.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.18 no.2
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• pp.42-51
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• 2014

An experiment was conducted to study fuel injection characteristics of high boiling point test fuels (HBPTF), which are newly developed with higher boiling points than conventional aviation fuels, for various injection pressures when the fuel was heated to the temperature higher than their boiling points. The injection characteristics with elevating fuel temperature were quantified by the flow coefficient (${\alpha}$) and the cavitation number ($K_c$), and it was found that the trends between ${\alpha}$ and $K_c$ for various fuels were very similar with each other. In addition, compared with a conventional fuel, HBPTFs not only have higher fuel temperatures at which the effect of fuel boiling on the injection initiates, but also are less affected by the fuel boiling inside the injectors at temperatures over the boiling point.

• Journal of Power System Engineering
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• v.14 no.2
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• pp.16-21
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• 2010

분사된 연료의 미립화(atomization), 증발(evaporation), 그리고 혼합기형성과정(mixture formation process)이 디젤엔진의 착화 및 연소특성에 영향을 미치기 때문에, 디젤엔진 내에 분사된 연료의 구조해석으로부터 일련의 과정, 즉 고압분사, 분열(breakup), 미립화, 그리고 주위기체의 난류 도입(entrainment)에 관한 연구$^{1-3)}$는 꾸준히 행해져왔다. 본 연구는 증발디젤분무의 구조해석으로부터 디젤충돌분무의 혼합기형성과정을 조사한다. 주위기체의 밀도는 실험변수로서 선택하였고, $5.0kg/m^3$에서 $12.3kg/m^3$까지 변화시켰다. 그리고 소형고속디젤엔진에 있어서 연료분사초기의 상태의 고온 고압 설정이 가능한 정적용기를 사용했다. 주위 온도와 연료분사압력은 각각 700K 및 72MPa로 일정하게 유지했다. 충동증발분무의 액상과 기상의 이미지는 엑시플렉스형광법으로 동시 계측하였다. 실험결과로서 주위기체의 밀도가 높을수록 충돌분무의 선단도 달거리가 주위기체의 항력으로 인하여 감소하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.04a
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• pp.2-2
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• 2000

액체연료를 사용하는 엔진의 인젝터에 대한 연구는 연소효율에 중대한 영향을 미치는 분무 액적의 크기 및 분포 특성 연구에 초점을 두어왔다. 그러나 액체 로켓 엔진은 고온, 고압의 연소실 내에서 액체상태의 연료 및 산화제 액적이 매우 빠르게 기화되기 때문에, 미립화 특성 보다는 연료와 산화제의 혼합특성이 연소효율을 결정하는 변수로 작용하게 된다. 또한 분사된 액체 추진제는 미립화 단계 이전에 기화되어 초기 화염을 형성하므로, 분사 직후의 연료/산화제의 혼합과정을 이해하는 것은 상당히 중요하다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.3 no.1
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• pp.54-61
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• 1994

계단형태의 고온발생장치로서, 고온의 흐름을 형성하고 난류유동이 없이 일정한 혼합기류를 만들 수 있는 2단격막구조 충격파관 장치를 이용하여, 혼합을 동반하지 않는 분무의 착화과정에 관한 실험을 수행하였다. 본 실험에서는 충격파관 속에 하향으로 설치된 초음파 분무기에 의해 자유낙하 상태에 있는 예혼합 분무주를 만들어서 반사충격파에 의해 순간적으로 단열압축시켜서 착화 현상을 관찰하였다. 고온영역과 저온영역에서 얻어진 활성화에너지는 큰 차이가 나며 본 연구에서 얻은 착화지연의 실험결과는 통상의 분무착화 실험인 전기로법, 급속압축기법, 고온기류속에 연료를 분사하는 방법과 다른 현상을 보였다. 그 대표적인 결과에 대한 예로는 착화지연에 대한 압력 의존성과 연료분사율의 영향이 일반적인 분무의 결과에 비해 적게 나타났다.

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.331-332
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• 2006

연료 분사펌프는 600bar 이상의 고압 연료를 분사밸브를 통하여 디젤기관의 연소실에 연속적으로 공급하는 장치이며, PLUNGER&BARREL 은 분사펌프의 핵심 부품으로 작동하고 고온 고압의 환경에서 $4{\mu}m$ 미만의 초정밀 간극을 유지해야 한다. 이러한 정밀한 가공 상태를 유지하기 위해선 내마모성 및 내열성에 적합한 재료와 열처리가 필수 요소이다. 현재 주로 사용되고 있는 방식은 DIAMOND STONE 에 의한 HORNIG 가공을 주로 사용하기 있다. 하지만, 연삭 가공과는 달리 별도의 치수 보정 장치가 없는 관계로, STONE 마모와 그에 따르는 마모량 공차에 의한 정밀 치수 확보의 어려움으로 인해, 고비용 저효율의 약점을 가지고 있다. 그러므로 기존의 HORNING STONE 방식을 대체한 PIN 방식의 HORNING MACHINE 개발을 목표로 한다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.15 no.3
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• pp.5-11
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• 2011

디젤기관의 경우는 종래부터 직분식이 주류를 이루었고, 근래에는 분사압력의 고압화가 진행중이다. 분사압력의 고압화에 의해 연소효율의 향상 및 배출가스중의 입자상물질(PM:Particulate Matter)의 저감을 유도하고 있으나, 연소가스의 고온화로 인해 질소산화물(NOx:Nitrogen Oxides)은 증가한다. 따라서, 분사기간의 지연(Retard)이나 파일럿분사(Pilot injection)등의 혼합기제어에 의해 질소산화물의 저감을 꾀하고 있다. 이와 같이 디젤기관에 있어서도 혼합기 형성의 최적화에 의한 연소제어를 시도하는 수법이 중시되고 있고, 이를 위해서는 디젤분무 구조에 기초한 혼합기의 형성기구에 대한 규명이 매우 중요하다. 그러므로 본 연구에서는 보다 고도의 혼합기형성 제어를 위한 기초연구로서 고온 고압장에서의 증발디젤자유분무구조를 해석하였으며, 계측영역은 연료와 주위기체와의 혼합이 활발히 진행되는 분무의 하류영역으로 설정하고, 입자화상속도측정법(particle Image Velocimetry:PIV)을 이용한 분무의 유동해석을 기초로 증발 디젤분무의 구조 해석을 행하였다. 실험조건으로서 분사압력을 72MPa, 112MPa로 각각 변화시켰다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.1
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• pp.67-74
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• 2013

A jet in a crossflow (JICF) has been extensively studied because of its wide applications in technological systems, including fuel injection into a ram-combustor. However, in the case of insufficient mixing performance of the liquid jet into the crossflow, the flame in a ram-combustor is unstable. In this study, the nonuniform flame and combustion instabilities due to lack of mixing performance were experimentally investigated. By performing correlations to predict the penetration height and break-up point, the spray and mixing characteristics of JICF have been studied. In particular, the improved correlations of penetration height are proposed in two distinctive domains depending on the X/d location of the crossflow.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.24 no.1
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• pp.49-55
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• 2020

Experimental investigations were conducted to understand the multi-staged combustion characteristics of a swirl-stabilized double cone premixed burner nozzle used for industrial gas turbines for power generation. Multi-staged combustion is implemented by injecting the fuel through the existing manifold of the side slots as well as through the apex of the cone with two fuel injection angles which are slanted or axial. NOx and CO emissions, and wall temperature distributions were measured for various fuel distributions and operating conditions. Results show that NOx emissions are decreased when the fuel distribution to the apex is 3% of the total amount of fuel, which is due to more uniform fuel distribution inside the nozzle, hence less hot spots at the flame. NOx emissions are rather increased when the fuel distribution to the apex is 8% of the total amount of fuel for axial fuel injection by occurrence of flash back in premixing zone of burner.