• 한국추진공학회지
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• 제10권4호
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• pp.93-99
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• 2006

막냉각량과 작동점의 변화에 따른 축소형 칼로리미터의 열유속 특성을 실험과 해석을 통해 알아보았다. 칼로리미터의 실린더 부분은 8개의 채널로, 노즐부는 11개의 채널로 구성되어 있다. 설계점 연소시험 시 막냉각량이 전체 연료유량의 10.5%일 때 노즐목에서의 열유속은 막냉각이 없을 때보다 약30% 감소하였다. 또한 막냉각이 없을 경우, 고압-고혼합비 조건 연소 시험 시 노즐목에서의 열유속이 설계점 시험 시보다 약 31% 증가함을 보였다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.59-66
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• 2007

부분분사비에 따른 초음속 충동형 터빈 성능변화에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 개방형액체로켓 엔진의 터보펌프에 사용되는 터빈을 이용하였으며 부분분사비 조절을 위해 실험용 노즐블럭을 설계/제작하였다. 실험에 사용된 터빈은 축대칭 수축-확산형 노즐을 갖고 있으며 작동노즐의 개수조절을 통해 부분분사비를 변화시켰다. 작동유체는 고압공기를 사용하였다. 실험결과 초음속 충동형 축류터빈은 부분분사비 변화에 따른 성능변화가 크지 않은 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.75-81
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• 2006

소형위성발사체(KSLV-I)의 2단에 적용되어질 엔진의 작동환경은 진공과 유사하다. 고고도에서 사용되는 로켓은 성능을 최대한 향상시키기 위해서 노즐의 팽창비가 상대적으로 크게 설계된다. 하지만 지상에서 연소시험을 수행할 경우 배압이 상대적으로 크기 때문에 노즐에서 박리(separation)가 발생하여, 실제 추력 값보다 작은 추력을 발생시키며 노즐에 극심한 진동을 유발하게 된다. 그러므로 정확한 추력을 예측할 수가 없으므로 고공 환경을 모사할 수 있는 시험설비를 이용하여 연소시험을 수행하는 것이 반드시 필요하다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권1호
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• pp.8-13
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• 2017

한국형 발사체 3단 엔진용 터보펌프 터빈에 관해 성능 시험을 수행하여 성능 특성 결과를 분석하였다. 터빈은 초음속 충동형 방식의 단단 형태이며, 노즐은 시동 노즐 1개와 정상 운전용 노즐 4개로 이루어졌으며, 부분 분사 형태로 되어 있다. 한국항공우주연구원 내의 고압 공기 터빈 상사 시험 설비를 이용하여 상사 시험을 수행하였다. 시험 결과 효율은 회전수 변화에 크게 변화하며, 이에 반해 압력비 변화에는 다소 작게 변화하는 초음속 충동형 터빈의 일반적인 특성을 보이고 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.678-681
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• 2010

본 연구에서는 비정상 노즐 구동 압력비 변화가 유동장의 천이형태 및 횡력 특성에 어떠한 영향을 미치는지 조사하기 위하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 N-S 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, SST $k-{\omega}$ 난류모델을 적용하였다. 엔진 정지 및 시동과정을 모사하기 위하여, NPR은 2~10의 범위에서 계산 하였다. 본 연구의 결과로 박리 유동과 히스테리시스 현상은 구동 압력비에 크게 의존하며, 또한 압력비 변동 시간이 횡력 특성에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 알았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.211-214
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• 2011

본 연구에서는, step을 적용한 추력 노즐 내부 유동장의 횡력 특성을 조사하기 위하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 N-S 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, SST k-${\omega}$ 난류모델을 적용하였다. 엔진 정지과정을 모사하기 위하여, NPR은 100~10로 변화시켜 계산 하였다. 본 연구의 결과로 박리점 및 마하디스크 위치는 구동 압력비에 크게 의존하며, 또한 step의 적용이 횡력 특성에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 알았다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2001년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.144-148
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• 2001

Characteristics of high temperature rocket nozzle flow is discussed along with the aspects of computational analysis. Three methods of nozzle flow analysis, frozen-equilibrium, shifting-equilibrium and non-equilibrium approaches, were discussed those were coupled with the methods of computational fluid dynamics. A chemical equilibrium code developed for the analysis of general hydrocarbon fuel was coupled with three approaches of nozzle flow analysis, and a test was made for a bell nozzle at typical operation condition. As a results, the characteristics of the approaches were discussed in aspects of rocket performance, thermal analysis and computational efficiency.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.237-243
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• 2010

본 논문에서는 수치해석과 공압실험으로 핀틀 로켓에 적용된 핀틀 형상이 추력과 항력에 미치는 영향을 분석 하여 제시하였다. 핀틀 움직임으로 노즐목 면적이 감소할 때 연소실 압력은 부드럽게 증가한다. 그리고 핀틀 몸체의 압력에 의한 추력은 연소실 압력에 비례하여 증가하였으며 노즐 벽면 압력에 의한 추력 보다 큰 값을 가졌다. 그리고 노즐 내부의 충격파가 핀틀 형상과 압력비에 따라 변하기 때문에 노즐 벽면 압력에 의한 추력은 연소실 압력에 무관하였다. 핀틀에 의한 항력은 연소실 압력과 무관하게 완전히 선형적인 핀틀 형상에 서 최소 크기를 가졌다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.47-53
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• 2017

1차원 등엔트로피 모델과 통합된 경계층 적분법은 초음속 노즐의 설계과정에서 내열재 표면의 열전달을 예측하는데 효과적으로 사용되고 있지만 노즐 목과 같이 2차원 효과와 경계층과 노즐 코어유동의 상호작용이 발생하는 지점에서는 경계층 외부유동 해석의 부정확성으로 해석의 정확도가 감소한다. 따라서 본 연구에서는 경계층 적분법을 이용한 열전달 예측의 정확도를 향상시키기 위해 CFD를 이용하여 2차원 효과와 노즐 코어유동의 상호작용이 고려된 경계층 외부유동 조건을 도출하고 이를 경계조건으로 하는 해석기법을 개발하였다. 오일러 모델과 SST $k-{\omega}$ 모델을 CFD로 해석하여 경계조건으로 적용했으며 계산방법을 검증하기 위해 선행문헌의 실험노즐에 대해 해석을 수행하였다. 계산 결과 CFD를 통해 경계층 외부유동 조건을 도출한 해석에서 노즐 열전달의 정확도가 향상되는 것을 확인하였으며 특히 노즐 목 후방과 팽창부에서의 차이가 크게 나타났다. SST $k-{\omega}$모델로 도출된 계산결과는 1차원 등엔트로피 모델과 비교 시 팽창부에서 실험결과와의 오차가 16% 감소하였다. 본 연구에서 개발된 해석기법은 향후 로켓노즐의 내열설계에 유용하게 사용될 것으로 평가된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.699-705
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• 2011

고기동 유도탄은 짧은 시간에 큰 추력을 필요로 하는 발사체이다. 유도탄의 비행에 필요한 추력을 얻기 위하여 고체 연료를 폭발적으로 연소시키면 고온, 고압의 연소 가스가 발생되고, 이 연소 가스를 초음속 노즐을 통하여 팽창시킴으로서 큰 추력을 얻게 된다. 로켓 모터의 작동 시간은 수초 미만에 지나지 않으나 큰 추력을 내기 위해 고온 고압의 연소 가스가 이용됨으로 평창 과정 중 시스템 부품의 파손 혹은 노즐목 부근에서 삭마현상이 발생되기도 한다. 즉, 탄의 정확한 제어를 위해서는 연소 가스와 벽면과의 열전달에 따른 열응력과 유동장 내의 압력의 변화에 따른 구조체 응력이 동시에 고려된 정확한 응력해석이 선행되어야만 한다. 본 논문에서는 예비 설계된 추력 발생장치에 고온 고압의 연소 가스가 유동할 때 모터의 작동시간에 따른 구조체의 안전성을 응력과 재료의 용융온도의 측면으로부터 구명하였다.