• 대한기계학회논문집B
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• 제34권10호
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• pp.933-939
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• 2010

본 연구는 타원형 노즐과 원형 노즐 내부에서 발생되는 cavitation의 발생 및 성장을 실험적으로 관찰하였다. 원형 노즐과 타원형 노즐의 cavitation 특성을 가시화 하기위해 투명한 아크릴로 노즐을 제작하였다. 실험에 사용된 노즐들은 같은 단면적으로 제작되었으며, 타원형 노즐의 경우 형상비(a/b)를 다르게 하였다. 분사압력의 증가에 따라 노즐내부 유동은 no cavitation, cavitation, hydraulic flip 영역으로 나뉘어졌다. 노즐의 형상에 상관없이 no cavitation과 cavitation 영역에서는 분사압력의 증가에 따라 유량은 증가하며, 유출계수는 감소하는 경향을 나타냈다. 그러나 hydraulic flip 영역에서의 유량계수는 일정한 값을 나타냈다. 타원형 노즐은 원형 노즐에 비해 높은 cavitation number에서 cavitation이 성장, 발달하였다. 특히 타원형 노즐에서는 장축의 cavitation length가 단축보다 길게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.235-242
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• 2014

공기 베어링의 성능개선을 위하여, 일반적인 급기공 형상(drill shape), 곡면 급기공 형상(matched cube shape) 및 $45^{\circ}C$ 모따기 노즐 출구부(trimmed shape)를 가지는 3가지 형태의 노즐형상에서 급기압을 변화 시켰을 때, 샤프트면 출구압력 특성을 전산유체역학 상용코드를 이용하여 분석하였다. 샤프트면 에서 압력 분포는 노즐 중심부에서 정체점 유동의 영향으로 최대압이 발생하며, 노즐 출구부와 샤프트면 사이의 압력분포는 미세 간극의 영향으로 와류가 형성되어 반경방향으로 국부적인 압력상승 현상이 발생한 후 음압영역이 발생하는 것이 관찰되었다. 또한 이러한 현상은 일반적인 형태의 노즐에서 급기압력비 6.92이상인 경우는 나타나지 않는 것으로 관찰되었다. 급기공 노즐 형상을 matched cubic 곡면으로 변화시켜 샤프트면에서 얻어진 압력 분포는 기존의 노즐과 비교한 결과 순간적인 상승압 구간이 모든 경우에 대하여 존재하였으며 급기압력비 10근처까지 음압구간이 나타나는 것으로 관찰되었다. 또한, 노즐 출구부를 모따기로 변형시켰을 때, 샤프트면에서 최대압력의 영향권이 반경방향으로 확대되었고 음압영역은 나타나지 않는 것으로 관찰되었다. 결과적으로, 급기공 내부의 형상변화보다는 노즐 출구면 외부의 변형이 성능개선에 유리한 것으로 관찰된다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권5호
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• pp.1-8
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• 2016

배기노즐 형상변화에 따른 엔진성능특성 변화와 그에 따른 적외선 신호특성을 이해하기 위하여 마이크로 터보제트 엔진을 이용한 성능특성 및 적외선 신호 측정 연구를 수행하였다. 엔진 배기노즐은 원형노즐과 가로세로비가 서로 다른 5개의 사각형 노즐을 제작하여 실험을 진행하였다. 엔진의 추력 및 연료소모율은 배기노즐 형상에 따라 큰 차이를 나타내지는 않았다. 그러나 배기가스에서 방출되는 적외선 신호의 경우 가로세로비가 큰 사각형 노즐에서 적외선 신호가 점차 감소하는 경향을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권1호
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• pp.10-18
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• 2009

본 연구에서는 평행 벽 제트-노즐 형상의 막냉각 수치해석에 적합한 난류모델을 선정하고자 하였다. 현재 실험을 하기 위한 전 단계이므로, 먼저 유사한 참고 형상에 대해 Standard $k-{\epsilon}$ 모델과 RNG $k-{\epsilon}$ 모델, SST $k-{\omega}$ 모델, 그리고 RSM 모델 등 다양한 난류모델을 적용하였고, Near-wall 처리 방법으로서 SST $k-{\omega}$ 모델을 제외하고는 Standard wall functions와 Enhanced wall functions 등 2종류를 각각의 모델에서 사용하였으며, 실험값과 비교하여 보다 적합한 난류모델을 선정하고자 하였다. 나아가 2차원 축대칭으로 평행 벽 제트-노즐 단일 슬롯 형상에 대해 기선정한 난류모델을 적용하여 막냉각 특성을 살펴보았다. 유사 참고 형상에 대한 해석 결과 Standard $k-{\epsilon}$ 모델 및 RSM 모델이 거의 비슷한 성능을 보여주었으나 수렴성이 우수한 Standard $k-{\epsilon}$ 모델이 선정되었다. 또한 Standard wall functions를 사용하는 것보다 Enhanced wall functions를 사용하는 것이 더 좋은 결과를 보여주었다. 나아가 평행 벽 제트-노즐 단일 슬롯 형상에 적용한 결과 물리적으로 타당한 막냉각 특성을 보여주었다. 선정된 모델 및 해석방법론을 이용하여 평행 벽 제트-노즐 다단 슬롯 형상에 대한 막냉각 해석을 수행할 예정이며, 관련 결과는 추후 실험 예비해석 방법론으로 활용할 예정이다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.828-831
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• 2011

본 논문에서는 피에조 잉크젯 헤드의 액적 토출 형상에 대해 전산해석을 통하여 연구하였다. 열유체 해석 전용 프로그램인 FLUENT를 이용하여 에틸렌 글리콜이 잉크젯 헤드의 노즐에서 토출될 때의 형상을 전산모사하였다. 노즐 출구에서 메니스커스 변위의 시간에 따른 변화를 직접 측정하여 노즐 입구의 속도분포를 예측하고 이를 해석의 입력 자료로 사용하였다. 측정치와 해석치를 비교한 결과 전산해석이 측정치의 액정 형성 과정을 잘 모사함을 알 수 있었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2016년)
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• pp.68-70
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• 2016

최근 저비용 및 재사용 발사체 개발 연구에 관한 관심이 증가하고 있는 추세인데, 이로 인해 노즐 내부에 핀틀 개념을 적용하여 발사체의 성능을 높이거나 스로틀링을 활용한 재사용 연구가 중요해지고 있다. 이 노즐 내부에 탑재된 핀틀 형상은 노즐 성능을 결정짓는데 핵심적인 역할을 하게 된다. 따라서 본 논문에서는 핀틀 형상에 따른 압력특성과 재순환 영역의 경향성을 확인하여 추후 저비용, 재사용 발사체 개발 연구의 기초자료로 활용하고자 한다. 해석 결과 핀틀 크기보다 핀틀 각도가 성능 변화에 더 민감한 변수로 판단되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권3호
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• pp.1-13
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• 2021

추력이 최적화된 노즐의 초음속 유동장에 대한 노즐벽면각도의 영향이 수치해석적으로 조사되었다. 30톤급 로켓엔진의 연소기와 작동조건이 최적노즐형상을 조사하기 위하여 선택되었다. 연소생성물의 노즐유동은 케로신-액체산소의 이동평형계산에 의해서 구현되었다. 노즐벽면 각도의 변화는 내부충격파 및 2차 충격파의 발달형태를 다르게 유도하였다. 내부충격파가 노즐출구에서 특정위치에 있을 때 최적노즐이 얻어졌다. 최적노즐에 대한 노즐벽면 각도들은 충격파를 고려하지 않고 얻어진 최적노즐 형상과 매우 유사하게 얻어졌다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.517-528
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• 2012

연마재 워터젯을 이용하여 암반을 굴착하기 위해서는 노즐이 삽입되고 절삭하는 연속적 공정이 요구된다. 본 연구에서는 노즐이 삽입되기 위한 충분한 절삭 폭을 확보하기 위해 한 쌍의 연마재 워터젯 노즐을 이용하여 암석 절삭실험을 실시하였다. 한 쌍의 노즐형태와 위치에 따른 기하학적 변수에 따라 암석 절삭형상과 절삭 폭이 달라지는 것을 확인하였다. 정의된 기하학적 변수에 따라 절삭 깊이 및 폭을 측정하여 암반에 형성되는 절삭단면 형상을 분석하였다. 그 중 노즐 삽입이 가능한 기하학적 변수를 제시하고 현장적용 가능성에 대해 검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.61-65
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• 2011

본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 노즐에서 나타나는 유동의 과소 과대팽창 문제를 최적화 기법을 이용하여 비대칭형상을 포함해 설계함으로써 개선시키고자 하였다. 노즐 형상 설계를 위해 8개의 설계변수를 설정하였으며 목적함수로는 후류 영역 출구까지의 정효율이 최대가 되도록 하였다. 최적화에는 iSIGHT-FD가 사용되었으며 근사최적화를 위한 방법으로는 Radial Basis Function을 이용하였다. 노즐유동의 계산에는 상용 코드인 FLUENT 6.3을 사용하였으며 개선된 노즐의 정효율은 기존 대비 1.35% 증가하였고 손실계수는 19.85% 감소하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제7권3호
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• pp.1-7
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• 2003

본 연구에서는 열적 삭마에 의한 노즐목 면적 증가량을 알아내기 위해 KSR-III로켓의 주엔진인 KL-3 엔진의 노즐목의 형상을 측정하고자 시도하였으며, 기존에 사용하던 3차원 변위 측정기를 이용한 방식의 접근이 곤란함에 따라 영상처리 기법을 도입한 측정 방식을 고안하여 사용하였다. 영상 기반 노즐목 형상 측정 장치는 만족스런 결과를 보였다. 시험결과 분석을 통해서는 삭마의 형상은 분무 형상에 의해 결정된다는 것과, 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. 또한 60초 연소 후 노즐목 면적 증가율은 +5.82% 정도로 만족할 만한 수준으로 판단한다.