Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.8
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pp.790-796
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2008
Typical solid rocket motors have a fixed propellant grain shape and nozzle throat size resulting in a fixed motor thrust. Pintle nozzle has been suggested as a means of providing variable thrust while maintaining the inherent advantage of solid rocket motors. In this study, the pintle shape effect on nozzle performance is investigated using experimental-aided Computational Fluid Dynamics(CFD). The pintle shape is modified by a principle of monotony. CFD analysis is performed using Fluent by applying the turbulent model. This analysis indicates that nozzle thrust and pintle load are influenced by change of nozzle shock pattern and flow separation due to pintle shape and there exists a high-performing pintle shape.
Kim, Sunmi;Lee, Jeonseok;Choi, Seongman;Myoung, Rho-Shin;Kim, Woncheol
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2017.05a
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pp.583-586
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2017
Infrared signal measurement are conducted from a micro-turbo jet engine with different nozzle configurations. The conventional cone type, a S-shaped type with aspect ratio 5.2 and five rectangular type nozzle with different aspect ratios are used for this experiment work. The result show that infrared signal from the exhaust gas decrease as the aspect ratio increase. In case of S-shaped nozzle, the maximum infrared signal is reduced about 28.4% when compared of rectangular nozzle with aspect ratio 5(AR5).
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2010.11a
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pp.271-275
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2010
Forming tool design is carried out for a manufacturing a outer shell structure of the nozzle extension of regenerative cooling thrust chamber. The method which manufactures outer shell structure of nozzle extension is a metal forming process using thin plate. Because the configuration of outer shell structure is changed after forming process by springback effect, the outer shell structure can't be exactly formed with the same forming tool as configuration of the nozzle extension. Therefore forming tool design considering springback effect is necessary for manufacturing the outer shell structure of the nozzle extension. In this study, new designed forming tool configuration was generated to decrease the errors between nozzle contour and formed structure. The analysis results show that the errors between nozzle contour and formed structure is significantly decreased using the new designed forming tool.
로켓엔진의 연소실에서는 고온의 연소가스로부터 다량의 열이 발생하기 때문에 이로부터 연소실을 보호하기 위한 방법이 필수적으로 요구된다. 한국 최초의 액체 로켓인 KSR-III 로켓의 주엔진인 KL-3 엔진에서는, 연소실을 보호하기 위한 방법으로 실리카/페놀(Silica/Phenolic) 내열재를 이용하는 용융냉각 방식을 채택하였다 용융냉각 방식은 내열재와 고온의 연소가스와의 물리ㆍ화학적 상호작용에 의해 삭마가 발생하게 되는데, 이러한 삭마는 연소실에서도 가장 고온부인 노즐목에 집중적으로 발생하는 경향이 있다. 그러나 노즐목에서 삭마의 진행은 노즐목의 크기를 증가시키고 연소압 및 추력을 감소시키는 부작용을 초래하게 된다. 본 연구에서는 이러한 열적 삭마에 의한 노즐목 크기의 증가량을 알아내기 위해 KL-3 엔진 노즐목의 형상을 측정하고자 시도하였으며, 노즐목의 삭마에 영향을 미치는 주요 인자를 확인하고 진행과정을 고찰하였다. 노즐목의 형상 측정을 위해서는 기존에 사용하던 3차원 변위 측정기를 이용한 방식의 접근이 곤란함에 따라 영상처리 기법을 도입한 측정 방식을 고안하여 사용하였으며, 이 장비는 만족스런 성능을 보여주었다. 시험결과를 통해서 삭마에 영향을 주는 주요 인자로 분무형태, 연소시간, 연소 온도를 제시하였고 이 중에서 분무형태는 삭마 형상에, 연소 시간 및 연소온도는 삭마량에 주로 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. 또한 시간에 따른 삭마의 진행이 3개의 구간으로 나누어 설명할 수 있음을 밝혔는데, 노즐목이 원형을 그대로 유지하며 삭마진행이 미미한 구간, 원형에서 벗어나 요철형상이 발달하면서 삭마진행이 가속되는 구간, 요철형상이 이미 정착되어서 요철의 깊이만 증가하되 삭마량은 미미한 구간이다. 결과적으로 60초 연소 후 노즐목 면적 증가율은 +5.82% 정도이며, 이에 따른 연소압 및 추력의 감소 또한 1% 미만으로 미비하였다. 따라서 본 KL-3 엔진에 사용된 내열재의 내열 성능은 임무를 수행하기에 적절하다고 판단하였다.
Kim, Joung-Keun;Park, Jong-Ho;Lee, Jong-Hoon;Jeon, Min-Kyung
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.10
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pp.985-991
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2010
The objective of this work was to investigate the pintle-tip shape effect on nozzle flow and thrust by cold flow test. When nozzle throat area was decreased by pintle movement, chamber pressure was increased monotonously but thrust was increased differently according to every pintle-tip shape. At the same chamber pressure and nozzle throat area, thrust of convex pintle-tip shape was mostly larger than that of concave one. Nozzle wall pressure distribution and magnitude of pintle-tip load depended on the pintle-tip shape, pintle position and nozzle throat area.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.40
no.8
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pp.688-694
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2012
A study on the effect of engine nozzle configuration on the engine plume Infra-red (IR) signature characteristics is performed. Configuration design of an engine nozzle with high aspect ratio to reduce IR signature level and a cylindrical nozzle which is typically used for conventional aircraft which does not require IR signature reduction is performed. And CFD analysis for the two nozzles is performed to compare the flowfields characteristics of the two nozzles. Finally IR signature analysis for the two nozzles is accomplished to calculate the total intensity level at mid-wave infra-red and investigate the differences of IR signature characteristics between the two nozzles.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.14
no.3
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pp.23-29
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2010
A supersonic nozzle specially is one of the important part in a supersonic turbine usually adapted the impulse type, because the flow acceleration in the turbine theoretically is done only in the nozzle. The present study deals with numerical flow analysis to investigate the effect of nozzle shapes on the performance characteristics of a partial admission supersonic turbine. The flow analysis was performed for four different nozzle shapes. The shapes of the nozzles are circular, square, straight rectangular and bent rectangular nozzles. The results of the flow analysis showed that the aerodynamic loss of turbine is highly affected by the nozzle shapes, and the partial admission loss is also highly depended on nozzle shapes. Specially, bent rectangular nozzle had the best performance among the nozzle shapes
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2009.05a
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pp.38.2-38.2
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2009
마이크로노즐은 우주공간에서 인공위성의 자세를 바로잡는 데 필요한 마이크로 로켓에 들어가는 필수적인 부품이다. 마이크로 노즐은 또한 나노입자 적층 시스템(nano-particle deposition system, NPDS)에 들어갈 수 있다. NPDS는 세라믹 또는 금속 나노분말 입자를 노즐을 통해 초음속으로 가속시킨 뒤 상온에서 이를 기판에 적층시키는 새로운 시스템이다. 본 연구의 목표는 NPDS에 쓰이는 노즐을 일반적인 반도체 공정을 이용하여 마이크론 스케일의 목을 갖도록 한 마이크로노즐을 제작하는 데 있다. 보쉬 공정은 이러한 마이크로노즐을 제작하는데 필수적인 공정으로, 유도결합플라즈마를 이용해 실리콘 웨이퍼를 식각시키는 기술을 말한다. 보쉬 공정에 사용되는 플라즈마 기체는 $SF_6$와 $C_4F_8$인데, 이 두 가지 기체를 번갈아가면서 사용하여 실리콘 웨이퍼를 이방성 식각하는 것이 그 특징이다. 보쉬 공정에는 다양한 변수가 존재하며 이를 적절히 통제하면 마이크로노즐에 적합한 프로파일을 실리콘 웨이퍼 내에 형성시킬 수 있다. 본 연구에서는 보쉬 공정을 이용하여 3차원 마이크로 노즐을 제작하였다. 기존에 반응성이온식각(deep reactive ion etching, DRIE) 공정을 통해 마이크로노즐을 제작한 사례가 많이 보고되었지만 이들은 모두 2차원적으로 마이크로노즐을 제작하였다. 2차원적으로 제작한 마이크로노즐은 마이크로 로켓에 주로 사용되었지만, 초음속으로 가속된 분말이 노즐의 형상으로 인한 유체 흐름의 불안정성 때문에 NPDS에서는 오래도록 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 그러므로 본 연구에서는 마이크로노즐을 3차원 형상으로 제작함으로써 이러한 문제점을 해결하고자 하였다.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.24
no.7
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pp.939-944
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2018
Clean fire extinguishing agents refer to chemical that can replace Halon 1211 and Halon 1310 according to the Montreal Protocol fermented to protect the Earth's ozone layer. In Korea and abroad, system standardization and performance evaluation of clean fire extinguishing agents are being carried out. This paper proposes an optimal nozzle shape by modeling and numerical analysis of various nozzle shapes based on general clean fire extinguishing system. The ejection speed of the nozzle can be improved by studying three - dimensional modeling of the nozzle for two shapes, Type A and B. Flow analysis was performed on the two types of nozzles and the gas velocity and pressure distribution were measured with different nozzle diameters. It was confirmed that the jetting speed was changed at the nozzle outlet according to the number and diameter of the nozzle holes. The flow rate increased with increasing the pressure regardless of the nozzle hole diameter. Based on the results obtained from the experiment, the K-factor value was deduced. Finally, a nozzle with a 12-hole structure with a 5-mm nozzle hole was proposed.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.6
no.2
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pp.1-7
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2002
In the modern propulsion systems, requited thrust is obtained using a nozzle. Sometimes shock and induced boundary layer separation is generated in an over-expanded convergent-divergent supersonic nozzle. It occurs because the nozzle expansion ratio is too large for a given nozzle pressure ratio (NPR). This phenomenon can be explained that it redefines effective nozzle geometry, shorer nozzle geometry and lower pressure ratio, in a given pressure ratio. Numerical studies were conducted about a fixed geometry 2D nozzle in overexpanded condition and compared with Hunter's experimental result. For the numerical simulation of the supersonic nozzle, Navier-Stokes equations are considered and as a turbulent model, $\kappa$-$\varepsilon$ /$\kappa$-$\omega$ blended SST two equation turbulent model is used. The characteristics of $\lambda$-shape shock systems due to the interaction of shock and boundary layer was investigated in a low NPR. And the result of comparison of thrust value shows that a fixed geometry nozzle can cover required flight mission.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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