• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.5
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• pp.1272-1281
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• 1990

A numerical study to predict the contamination behavior in a room being contaminated has been performed. The room with one inlet and three exits, which maintained same pressure at the ceiling, has been chosen as test model. Six sets of calculation have been performed, for one, two or three contamination sources of 1*10$^{-4}$ kg$_{c}$/s strength at two different velocities(0.2m/s, 20m/s). Numerical results show that the number the contamination concentration near the first source increased by every 20%-30% of the maximum concentration for each increase of the contamination source.e.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.04a
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• pp.249-252
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• 2011

고체로켓추진기관의 추력조절을 위해 핀틀 기술이 사용된다. 아직까지 핀틀 유동에 대해 근본적인 물리적 이해를 돕는 연구가 공개되지 않아, 이 연구에서 다양한 형상의 needle형 핀틀에 따른 유동구조에 대한 수치적 연구를 진행하였다. 2차원 축대칭, 압축성을 고려하여, 상용 열유체 해석 프로그램인 FLUENT 6.2를 사용하여 해석을 수행하였다. 난류 모델을 검증하기 위해 기 수행된 실험 결과와 비교하였다. 핀틀 각도(tip angle)가 작아질수록 노즐에서 유동 박리점이 하류로 이동하며, 핀틀에서 발생하는 끝단 충격파가 약해진다. 핀틀 반경(tip radius)이 작아질수록 핀틀에서 발생하는 끝단 충격파가 하류로 이동하며, 크기는 약해진다. 핀틀 형상(contour)은 유동 박리 지점에 직접적인 영향을 미친다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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• v.7 no.3 s.18
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• pp.165-173
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• 2004

Matching inviscid and boundary layer methods are developed for analysis of hypersonic flow with thick boundary layer. The new equations match all the boundary layer properties with a variation in the inviscid solution near the edge, except for the normal velocity. Computational comparison are peformed for incompressible and compressible flows over a flat plate. Results from the present method are compared with Wavier-Stokes solutions. The present results are in good agreement with Wavier-Stokes solutions. They show that the new technique can provide improved predictions of heating rates and skin friction predictions for preliminary design of vehicles where shear layers and entropy layer swallowing are importantfor for preliminary design.

• Fire Science and Engineering
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• v.21 no.4
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• pp.18-24
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• 2007

The purpose of this study is focussed on the numerical predictions of temperature distribution by radiation heat transfer in atrium fire using the field fire model and the CCRHT-3D code. This code uses standard $k-{\varepsilon}$ turbulent model with SIMPLE algorithm and weighted sum of gray gases model regrouping(WSGGM-RG). The WSGGM-RG calculates radiative properties on the reduced computational loads while reserving the accuracy. The numerical results show that lower temperature distributions on the wall and the top ceiling wall can be obtained by considering radiative heat transfer. The temperature on the top ceiling wall can be an important parameter in predicting the operating condition of the sprinkler head.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.13 no.2
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• pp.35-41
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• 2009

Both the nozzle expansion ratio and the chamber pressure are simultaneously and continuously changed according to pintle movement, resulting in a different internal flow structure and flow separation characteristics. In this paper, the pintle position effect on nozzle flow structure and separation phenomena is analyzed by experimental-aided Computational Fluid Dynamic(CFD). Among the turbulent models for RANS(Reynold Averaged Navier Stokes) in Fluent, Spalart-Allmaras model is better agreement with the nozzle wall pressure distribution attained by cold-flow test than other models. And even if a conical nozzle is used, there is a shock structure similar to cap-shock pattern mainly occurred in contoured or shaped optimized nozzle because of internal shock generated from pintle tip flow separation.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.3 no.5
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• pp.350-364
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• 1991

The movements of small particles distributed uniformly in a steady flow in rectangular chambers having inlets and outlets were simulated numerically. Low Reynolds number turbulent model with a two-equation ($k-{\varepsilon}$) which describes the turbulent characteristics was applied to predict the air flow pattern and particles movements under the condition of the various locations and size of ducts. The calculation results show that the prediction of recirculation zone and stagnation point of flow is important to determine the particles behavior according to the design change. These results will be useful in designing the rectangular chambers for collective protection.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.20 no.5
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• pp.45-57
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• 1996

Flow characteristics and contamination behavior in a three-dimensional room with the desk-type obstacle have been investigated numerically by the k-${\varepsilon}$ two equation turbulence model. The room model has one supply opening on the ceiling and two exhaust openings on the side walls. Thirty six sets of calculation have been performed for twelve contamination sources of $1{\times}10^{-4}kg_c/(m^3{\cdot}s)$ strength at different inlet velocities(0.1, 1, 10m/s). This study can conclude that the source points of contaminant are located near the obstacle edge of Z-axis, at which the maximum contaminant diffusion fields are occured.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.3
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• pp.21-29
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• 2013

Turbulent flow and thermal fields of gaseous hydrogen/liquid oxygen flames at supercritical pressure are investigated by turbulence models. The modified Soave-Redlich-Kwong (SRK) EOS is implemented into the flamelet model to realize real-fluid combustions. For supercritical fluid flows, the modified pressure-velocity-density coupling are introduced. Based on the algorithm, the relative performance of six convection schemes and the predictions of four turbulence models are compared. The selected turbulence models are needed to be modified to consider various characteristics of real-fluid combustions.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.22 no.6
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• pp.72-83
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• 2018

In this study, a series of CFD analyses were carried out for a hydrogen rocket combustor with a single shear coaxial injector. A hybrid RANS/LES approach was used for the turbulent combustion analysis with a two-dimensional axisymmetric configuration. Three reaction mechanisms, three spatial discretization methods, and three levels of grid resolution were compared to determine an appropriate CFD approach. The performance of the CFD prediction were investigated by comparing the wall heat flux with experimental data. Investigation of the flow field results provides an insight into the characteristics of the turbulent reacting flow of a rocket combustor with a shear coaxial injector.