• 대한기계학회논문집
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• 제16권8호
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• pp.1552-1565
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• 1992

본 연구에서는 공기와 연료의 혼합을 원활하게 함으로써 완전연소가 가능하도 록 하기 위하여 이용되는 스월 및 스쿼시 유동이 연소실 내부유동장 변화에 미치는 영 향을 조사하기 위하여 흡입행정 및 연료분무 직전까지의 압축행정에 대해 연소실 내부 유동장을 수치해석하고자 한다.수치해석에는 EPISO-SPRAY 코드를 수정, 보완하여 이용했는데 이 코드는 미국 Los Alamos 연구소를 중심으로 개발된 CONCHAS 계열이나 KIVA 계열의 코드와는 달리 밸브의 개폐운동을 처리할수 있도록 구성되어 있다. 난류모델은 피스톤의 압축 및 팽창에 따른 밀도변화를 고려하여 수정한 k-.epsilon. 모델을 이용한다. 계산은 편심밸브를 갖는 두가지 연소실 형상, 즉 피스톤 보울이 없는 경 우와 피스톤 보울이 있는 경우의 연소실에 대해 선회비를 변화시키며 ATDC 0도부터 ATDC 340도까지의 연료분무가 없는 경우의 3차원 유동장 해석을 통해 흡입 공기가 갖 는 스월과 압축행정 말기에 보울 형상에 따라 발생하는 스쿼시 유동이 유동장 변화에 미치는 영향을 조사하고 기존의 실험치 및 수치해석 결과들과 정성적으로 비교하고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.9-17
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• 2002

난류분무 연소해석을 위한 수치해석 코드가 개발되었다. 복잡한 형상을 다루기 위하여 일반좌표계에서 이산화되었고 낮은 마하수 유동에 대한 수렴성을 증가시키기 위하여 예조건화기법과 고유치 재규격화기법이 도입되었다. 코트의 정확성은 캐비티 유동과 평면노즐에서 검증되었다. 액체로켓 엔진의 막냉각효과가 분무연소해석에 의하여 분석되었다. 막냉각은 연소효율에 부정적인 영향을 보였다. 연소실 벽면에서 막냉각효과는 연료가 많은 지역형성에 증진됨을 보여주었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.460-466
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• 2010

단일 알루미늄의 연소 모델을 사용하여 알루미늄 분말의 점화 과정에 대한 전산유체 해석 기법을 개발하였다. 유동의 계산은 Reynolds averaged Navier-Stokes식을 사용하였으며, $k-{\epsilon}$ 난류모델을 적용하였다. 입자는 Eulerian-Lagrangian 방법을 사용하여 유동과 독립적으로 계산을 수행하였으며 상용 전산유체해석 프로그램인 Fluent 6.3을 사용하여 해석을 수행하였다. 단일 모델에서 사용한 대류 및 복사 열전달, 표면이상반응, 알루미늄의 용융열을 입자 가열원으로 고려하였다. 같은 조건을 사용하여 단일 입자 모델 계산과 전산유체해석을 수행하였으며, 두 결과는 5% 이내로 잘 일치 하였다. 이를 통해 전산유체해석에서 알루미늄의 점화를 모사할 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.729-732
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• 2010

본 연구는 케로신과 액체산소를 추진제로 사용하는 동축 와류형 분사기를 해석하기 위해 체계적인 물리 모델링을 수행하였다. 먼저 초임계 압력 조건에서 나타나는 실제유체의 열역학 및 전달 물성치를 계산할 수 있는 서브루틴 라이브러리를 구축하였으며, 층류 화염편 해석 코드와 연동하여 케로신 난류연소장의 국소화염구조를 해석하였다. 설계 목적에 맞는 계산 효율성을 확보하기 위해 동축 와류형 분사기는 RANS 기반의 2차원 축대칭 선회 유동으로 해석하였으며, 실험 결과가 존재하는 비연소 동축선회 제트 유동을 통해 예측정확도를 검증하였다. 실제 고압 연소를 수반하는 동축 와류형 분사기의 경우, 기존의 RANS 모델은 급격한 밀도 구배가 수반되는 선회 막 유동의 혼합층에서 과도한 난류확산을 야기하였으며, 난류모델의 수정을 위해 보다 심도 있는 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권9호
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• pp.781-788
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• 2012

공개소스 전산유체 해석 라이브러리인 OpenFOAM을 이용하여 액체 로켓 연소기의 산화제 매니폴드 내 유동 해석을 수행하였다. 정상 상태의 비압축성 난류 유동 해석을 통하여 분사기 차압 모사를 위한 다공성 매질 영역이 포함된 복잡한 3차원 형상에 대한 유동해석에 있어서의 OpenFOAM 적용 가능성을 평가하였다. 향후 로켓 연소장치 내의 주요 물리적 현상을 포함한 보다 다양한 해석 사례에 대한 평가를 수행함으로써 설계 평가 및 해석 도구로서의 OpenFOAM의 유용성 및 적용 범위를 확인/확대해나갈 계획이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.63-69
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• 2006

하이브리드 로켓 연료의 연소율 향상을 위해서 스월 유동을 이용한 방법과 나선형 그레인 방법의 두 가지 방법을 사용하여 연소율 증가에 대한 실험 연구를 수행하였다. 스월 유동을 적용하기 위해서 두 가지의 인젝터를 사용하였으며 스월 수 3.61인 인젝터를(Type II) 사용할 때 더 높은 연소율 증가를 나타내었다. 그러나 두 가지 인젝터 모두에서 공통으로 연료 앞부분에서 연소가 집중적으로 발생하는 현상이 발생하였다. 나선형 그레인에 의한 연소율 증가를 실험하기 위하여 피치 6과 피치 100인 두 종류 연료를 사용하였다. 스월 유동이 없는 인젝터를 사용할 경우 피치 6 그레인에서는 강한 난류의 발생에 따른 연소율 향상이 더 크게 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 스월 인젝터와 나선형 그레인을 동시에 적용하여 실험한 결과에 의하면, Type II 인젝터와 피치 100 그레인를 적용할 경우에 가장 높은 연소율 증가를 이루었다. 이것은 인젝터에서 발생한 스월 유동이 나선형 그레인을 통해 연료의 출구까지 유지되었기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.305-309
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• 2008

본 연구에서는 화염 안정기 형상이 램제트 연소실에서의 단열 막냉각 효율에 미치는 영향에 대하여 실험을 수행하였다. 램제트 연소실 입구의 경사진 확장면의 끝에 화염안정기 형상을 설치하여 세로축 화염안정기에 의해 발생된 난류 유동이 다단 슬롯에 영향을 끼치도록 실험 장치를 구성하였다. 화염 안정기를 설치하였을 경우 화염안정기에 의해 발생된 유동의 높은 전단력과 난류강도로 인해 급격히 주유동과 혼합되어 화염안정기가 설치되지 않은 경우에 비해 전체적으로 냉각 성능이 감소함을 결과를 통해 확인하였다. 또한 각각의 경우 분사율을 높여주면 좀 더 양호한 막냉각 효율을 기대할 수 있었다.

• 오토저널
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• 제17권5호
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• pp.1-8
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• 1995

전산유체 해법의 내연기관 3차원 해석에 대한 최근 연구 동향에 대해 소개하였다. 난류유동 해석은 아직 정확성과 신뢰도 면에서 많은 연구가 필요하지만 현재의 상태에서도 직관, 경험, 실험 측정에 의해 파악하기 어렵거나 많은 비용과 시간이 요구되는 부분을 보완해 줄 수 있는 도구로서 인정받고 있다. 연소해석 부분은 현상 자체가 유동, 연소, 분무, 열전달등이 복합적으로 작용하는 어려운 문제로서 공학계산의 가장 첨단 분야 중의 하나라 할 수 있다. 현재 관련 모델로서 스파크 점화기관의 점화 및 화염전파, 배기가스 생성 과정과 디젤기관의 압축착화, 예혼합 및 확산 연소, 매연 등의 생성과정에 대한 모델 개발과 검증이 활발히 이루어지고 있다. 일부 발표된 논문 결과들은 이와 같은 방법이 엔진의 주요 연소 특성을 재현하는데에 성공적으로 활용될 수 있음을 보여주고 있다.

• 한국연소학회지
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• 제2권1호
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• pp.39-51
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• 1997

A review of probability density function(PDF) methodology and direct numerical simulation for the purpose of modeling turbulent combustion are presented in this study where particular attention is focused on the modeling problem of turbulent molecular mixing term appearing in PDF transport equation. Existing mixing models results were compared to those evaluated by direct numerical simulation in a turbulent premixed medium with finite rate chemistry in which the initial scalar field is composed of pockets of partially burnt gases to simulate autoignition. Two traditional mixing models, the least mean square estimations(LMSE) and Curl#s model are examined to see their prediction capability as well as their modeling approach. Test calculations report that the stochastically based Curl#s approach, though qualitatively demonstrates some unphysical behaviors, predicts scalar evolutions which are found to be in good agreement with statistical data of direct numerical simulation.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.386-392
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• 2010

상용 전산유체해석 프로그램을 사용하여 오리피스형 분사기에서 수직분사 액체 제트의 다상유동을 해석하였다. 본 연구의 목적은 오리피스형 분사기 분무 특성을 이해하고 연소기 내부 위치에 따른 유동조건와 항력계수와의 관계식을 구하는 것이다. 수치해석 결과 모형 램젯 연소기에서 수직분사 유동해석은 난류점성모델인 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델과 다상유동모델인 DPM 모델이 유효함을 확인하였다. 또한 오리피스형 분사기에서 레이저 흡수법을 사용하여 측정한 실험결과(증기농도분포)는 수치해석 결과와 잘 일치하였다.