• 기계저널
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• 제56권9호
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• pp.38-43
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• 2016

초임계 난류유동이 활용되고 있는 가장 대표적인 시스템은 액체로켓연소기이다. 액체로켓엔진은 목적하는 임무에 따라 추력이 결정되고 엔진의 추력이 결정된다. 이러한 추력을 결정하는 핵심부품이 분사기(injector)이다. 실용 인공위성을 발사하기 위한 액체로켓엔진의 연소기는 수백 개의 분사기를 통해 연료와 산화제가 혼합되는 구조를 가지고 있다. 따라서 로켓연소기의 연소특성 및 성능은 분사기의 혼합특성에 좌우된다. 그러므로 단일 분사기의 연료/산화제 혼합특성에 대한 많은 실험과 해석연구가 진행되고 있다. 그런데 초임계압력에서는 액체의 표면장력이 사라지게 되어 독특한 혼합특성을 가지고 있기 때문에 성능을 높여주기 위하여 초임계 압력을 선택할 경우 분사기에 대한 연구가 선행되어야 한다. 이 글에서는 이러한 초임계 작동압력에서 분사기에 대한 연구들을 소개하고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권5호
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• pp.51-59
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• 2007

충돌형 산화제 주입기를 사용한 end-burning 하이브리드 연소기의 혼합특성을 선행 연구되었던 접선형 주입기와 비교 분석하였다. 충돌형 주입기를 사용한 연소유동장이 접선형 주입기에 비해 축방향 및 반경방향으로 월등한 혼합특성과 연소효율을 보였다. 충돌효과와 선회효과를 동시에 발생시키는 파생형 주입기를 사용한 결과, 보다 넓은 연소실 영역에서 혼합효율이 증대되었으며 연료 표면의 연소 균일도가 향상될 수 있음을 확인하였다. 충돌로 인한 축방향 운동량과 선회유동이 체류시간과 난류강도를 증가시켜 혼합을 촉진시키는 주요 인자로 판단되었으나 연소실의 기하학적 형상변화를 꾀한 step의 유무는 난류혼합 증진에 있어서 중요한 변수가 아님을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.77-78
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• 2011

케로신/산소의 연소 해석을 위하여 연소 해리 성분을 고려한 다단 준총괄 반응을 개발하였다. 총괄 반응 상수는 실험 데이터에 잘 부합하도록 결정하였다. 개발된 다단 총괄 반응을 이용하여 케로신/산소 축대칭 전단 동축 분사기의 연소 유동에 대한 수치 해석을 수행하였다. 고해상도 기법을 이용한 해석을 통하여 리세스가 유동 불안정성의 증가시켜 연료 공기 혼합 및 연소 효율을 증대에 기여하는 정성적 특징을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권1호
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• pp.97-103
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• 2003

연소기 내부에서 연소효율의 증대목적으로 사용되어지고 있는 후향계단후류의 측면제트 분사가 있는 초음속 난류유동장에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 2차원 Navier_Stokes 방정식과 k-$\varepsilon$ 난류모델식을 고해상도 풍상차분법인 TVD 기법을 사용하여 비정상 유동장에 대한 수치계산을 수행하였다. 유동특성은 제트분사에 의한 마하면이 장애물 역할을 하여 후향계단과 마하면사이에 공동유동(cavity flow)과 비슷한 유동현상이 나타난다. 따라서, 공동 유동에서 발생하는 유동의 진동특성이 나타날 것을 예측할 수 있다. 수치계산 결과에서도 모맨텀플럭스와 분사위치에 따라, 공동유동에서 발생하는 진동특성을 갖는 비정상 유동 특성이 나타나는 것을 볼 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2000년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.107-112
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• 2000

연소실 안으로 분출되는 스월 유동의 vortex breakdown mechanism 에 대한 연구를 하였다. 3 차원 유한 체적기법과 Runge-Kutta 시간 적분법이 적용되었으며, 난류모델은 dynamic large eddy simulation (DLES)이 적용되었다. 계산 시간의 효율성과 기억용량을 효과적으로 사용하기 위하여 message passing interface (MPI) 병렬계산 기법이 적용되었다. 스월 난류 유동에 있어서 vortex breakdown 거동을 가시적으로 표착 하였는데. 이는 스월 유동에 의한 난류 응력 증대, 난류 생성/소산율 증대 및 혼합율 증대에 대한 실험적 근거를 뒷받침하는 매우 중요한 결과이다. 또한 평균 속도와 레이놀스 응력에 대한 계산 결과도 실험 결과와 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.64-72
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• 2010

하이브리드 로켓 모터 내부에서는 산화제에 의한 주유동과 연료의 기화로 발생된 분출 유동이 상호작용을 하기 때문에 매우 강한 전단층이 발생되며 이에 기인한 시간특성이 나타나게 된다. 이 시간특성이 난류 유동장에 부과되면서 매우 복잡한 유동간섭 현상이 발생되게 되는데, 이와 같은 간섭현상이 외부교란에 대해 어떻게 반응하는지를 살펴보는 것은 안정적인 연소과정을 위해서 매우 중요하다. 이를 연구하기 위하여 연소반응을 제외하고, 산화제의 난류 유동과 연료 벽면에서의 분출 유동을 모사한 채널 유동에 대한 LES 해석을 수행하였으며, momentum forcing기법을 사용하여 특정주파수를 부과하는 집중교란(concentrated forcing)과 백색소음과 같은 넓은 범위의 주파수 특성을 부과하는 분산교란(distributed forcing)에 대한 유동의 반응을 살펴보았다. 두 경우 모두 모터의 하류에서 외부교란의 특성시간을 유지하였으나 비약적인 유동의 공진현상으로 연결되지는 않는다는 것을 확인하였다. 이는 외부교란의 특성은 시스템의 고유진동수 및 Kelvin-Helmholtz 불안정성에 기인한 특성 진동수와 함께 고려되어야 한다는 것을 의미한다.

• 오토저널
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• 제13권4호
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• pp.11-17
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• 1991

내연기관의 열전달은 구조물에 따라 흡기계통, 연소실, 배기계통으로 나누어지고, 열전달기구에 따라 전도, 대류, 복사로 나누어지며, 여기서는 그중 가장 핵심이 되는 연소실 내에서의 대류 및 복사 열전달 현상에 관하여 논하고자 한다. 연소실 열전달의 정량적 해석을 위해서는 흡기계통과 피스톤 운동에 의한 3차원 압축성 난류 유동장과 점화, 착화 및 연소 진행과정, 이들의 복합적 상호 작용에 대한 이해가 선행되어야 한다. 여기서는 현재까지 제시된 연소실 열전달의 정량적 모델과 문제점,앞으로의 연구 진행방향에 대해 소개하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권1호
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• pp.244-254
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• 1996

Flow velocity was measured by, use of hot wire anemometer. Turbulence intensity was in proportion to mean flow velocity regardless of swirl velocity. And integral length scale has proportional relation with swirl velocity regardless of measurement position. Turbulent burning speed during flame propagation which was determined by flame photograph and gas pressure of combustion chamber was increased with the lapse of time from spark and was decreased a little at later combustion period. Because of combustion promotion effect, turbulent burning speed was increased according to increase of turbulence intensity. Burning speed ratio i.e. ratio of turbulent burning speed ($S_BT$) to laminar burning speed ($S_BL$) was found out by use of turbulence intensity u' and integral length scale $l_x$ , $\delta_L$ is width of preheat zone in laminar flame.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.332-335
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• 2008

본 연구의 목적은 수소 및 탄화수소를 이용한 bluff-body 화염 안정화 및 hyper-mixer와 같은 초음속 연소기 연료 분사기 주변의 유동해석 이다. 대규모 박리영역을 갖는 후방단 형상의 초음속 주변 유동을 해석하기 위한 검증 단계로 다양한 수치기법을 평가해 보았다. 고차 공간 정확도로 확장된 5차 TVD-MUSCL기법, Roe FDS, S-A DES/DDES 조합이 기저유동과 기저유출 유동에 좋은 결과를 보여 주었다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.70-79
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• 2013

마이크로 가스터빈용 하이브리드/이중 선회제트 연소기의 비반응 유동 및 혼합특성에 관한 수치해석 연구가 수행되었다. 고정된 열부하에서 pilot 버너의 위치, 선회 각 및 방향이 주요 변수로 검토되었다. 결과로서, pilot 버너의 위치, 선회 각 및 방향의 변화는 버너 출구 근처의 난류 유동장, 특히 중앙 재순환영역 및 난류강도의 큰 변화를 초래하며, 화염안정성 및 배기성능의 큰 변화를 동반하게 된다. 실험결과와의 비교를 통해, 하이브리드/이중 선회제트 연소기의 개발을 위하여 화염안정성 및 배기의 측면에서 pilot 버너의 최적 위치, 선회각$45^{\circ}$ 그리고 정방향 선회유동 조건들이 선택되었다.