• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.114-123
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• 2002

케로신/액체산소 추진기관을 갖는 초음속 로켓의 플룸 유동장을 9 화학종 14 반응 모델과 연계된 레이놀즈 평균 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 해석하였다. 유한속도 화학반응이 플룸 유동장에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 그 결과를 화학적 동결유동 해석 결과와 비교하였다. 계산은 상용 CFD 소프트웨어인 FLUENT 5를 이용하여 수행하였다. 반응 유동 해석 결과는 노즐 내부에서의 화학반응에 따른 연소가스의 온도 증가로 인해 전체적으로 동결유동에 비해 더 높은 온도장을 나타내었다. 플룸에서의 모든 화학반응은 전단류와 배럴 충격파 반사지점 후방의 고온 영역에 국한되어 일어났으며 본 해석의 경우 플룸내에서의 유한속도 화학반응이 유동에 미치는 영향은 미약한 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서 이루어진 유한속도 화학반응을 고려한 플룸 해석을 통하여 플룸에서의 주된 화학 반응 및 이들의 반응 메커니즘을 확인할 수 있었다.

• 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.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제5권1호
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• pp.18-25
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• 2001

2차 가스 분사 추력벡터 제어 성능 해석을 위한 체계적인 수치계산을 수행하였다. 분사위치와, 노즐 팽창각이 압력비, 추력비, 비추력비 및 축추력 증대와 같은 전체 성능 파라미터에 미치는 2차 분사의 효과를 고찰하였다. 2차 제트 분사에 의한 복잡한 노즐 배기 유동에 대한 수치 해석은 Baldwin-Lomax 난류 모델을 포함하는 비정상 3차원 레이놀즈 평균 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 수행하였고, 팽창 팽착반각이 $9.6^{\cire}$인 로켓 노즐에서의 2차 공기분사에 대해 적용, 실험값과 비교, 검증 하였다. 전체 성능 파라미터에 대한 결과로서 주 노즐의 하류에 2차 분사구를 위치시키는 것이 반사 충격파의 발생을 방지하며, 넓은 적용범위에 대하여 효율적이고 안정한 추력 방향제어에 적합한 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.42-50
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• 2012

열전달 연구의 목적은 온도와 열유속 분포를 보다 정확하게 예측하는 것이다. 이를 위해 상용 CFD 코드인 FLUENT를 사용하여 2종류의 노즐에 대해 질량유속비와 압력비를 계산하였으며, 실험결과와 잘 일치하였다. 또한 1종류의 노즐에 대해 FLUENT를 사용한 노즐 벽면에서의 열전달계수 계산결과는 노즐 축소부에서 실험결과 보다 약간 크게 예측되었으나 확대부에서는 잘 일치하고 있다. Bartz식을 이용한 열전달계수 계산결과는 전체적으로 실험결과 보다 크게 예측되었다. 계산결과가 실험결과와 차이를 보이는 원인은 노즐 내 급가속 유동에 의한 층류화, 난류모델 및 격자구성 등을 고려해 볼 수 있다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.684-691
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• 2015

덕티드 로켓 가스발생기용 추진제 성능을 검증하기 위한 실험에서 직경이 10mm인 파이프와 최소 직경이 8.7mm인 수축 노즐을 배출 튜브로 사용하였을 때 급격한 압력 증가가 관찰되었다. 급격한 연소 압력 증가는 배출 튜브를 통과하는 유동의 열 질식(thermal choking) 때문인 것으로 판단하였다. 본 연구에서는 원형 파이프를 사용하는 경우, 배출 튜브 유동의 열 질식을 고려하여 가스발생기 연소 압력 변화를 예측하였다. 그 결과, 배출가스의 비-평형 화학반응으로 인한 배출 튜브 유동의 열 질식 발생이 급격한 연소 압력 증가의 원인임을 확인하였다. 특히 덕티드 로켓의 높은 압력 지수는 배출 튜브 내에서 발생하는 열에 매우 민감하게 반응하여 배출 튜브 내의 열 질식 가능성을 높이는 것으로 분석되었다. 또한 배출 튜브로 단면적의 변화가 있는 발산형 파이프를 사용하면 가스발생기의 급격한 연소 압력 증가를 예방할 수 있을 것으로 판단하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.42-49
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• 2015

3차원 Large Eddy Simulation(LES)와 Proper Orthogonal Decomposition(POD) 기법을 이용하여 고체로켓의 인히비터에서 발생하는 연소실내 압력 진동 특성을 분석하였다. 인히비터 후방에서 발생한 와류는 Flow-acoustic coupling에 의해 주기적으로 반복하여 생성, 소멸이 이루어지는 것을 확인하였고, 이 와류가 내삽 노즐 입구 도출부에 충돌하면서 유동이 불균질하게 분해되고, 후방 돔으로 유입된 유동에 의한 압력 진동은 연소실 압력 진동 가진의 원인이 된다. 또한 인히비터에서 발생하는 와흘림(vortex shedding) 주기는 연소실내 와류 발생 주기와 일치하며, 실험에서 측정된 압력 진동 주파수와 비교 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권6호
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• pp.1-10
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• 2019

노즐 내 파동은 노즐목을 빠져나가는 유동의 공력음향학적인 효과로 인해 연소불안정을 감쇠시키는 주요 요소 중 하나로 알려져 있다. 이와 같은 효과는 노즐 어드미턴스라는 지표를 통해 정량적으로 평가가 가능하다. 본 연구에서는 현재까지 로켓 연소불안정 억제에 가장 효과적인 노즐감쇠(nozzle damping)와 연계된 노즐 어드미턴스를 구하는 여러 기법을 소개한다. 이중, 가장 널리 알려진 1차원 선형 오일러 방정식을 도입하여 노즐의 주 설계 변수에 따른 노즐 어드미턴스의 경향을 분석하였다. 분석 결과, 노즐 수축부 길이가 짧아질수록 축방향 노즐 어드미턴스의 값이 낮게 나타나는 주파수 영역대가 확장되므로 짧은 노즐일수록 주파수 의존성을 줄인다는 기존 이론을 검증하였다. 또한, 짧은 노즐 이론을 통한 어드미턴스 예측은 1차 접선방향 압력 섭동에는 적합하지 않음을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.4-4
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• 1997

로켓 조종장치는 크게 추력방향 조종(TVC, Thrust Vector Control) 장치, 측면추력조종(Lateral Thrust Control) 장치 그리고 공기역학 조종면으로 분류할 수 있다. 조종장치의 공통된 특징은 모터가 작동하거나 유도탄이 비행할 때만 타의 효과가 발생한다는 점이다. 그러므로 조종장치를 개발하기 위해서는 이상류 초음속 유동이나 삼음속 이상의 자유유동(freestream)을 지상에서 효과적으로 모의할 수 있는 지상 시험장치가 필요하다. 이 시험장치에는 초음속 풍동과 유동 시험장치(cold-flow test stand), 그리고 6분력 트러스트 스텐드가 포함된다. 삼성항공은 우주용 추진기관의 성능을 지상에서 간단한 장치를 구현하여 시험할 수 있는 모의연소 시험장치, 노즐유동에 포함된 고체입자를 직접 수집할 수 있는 고체입자 포집장치 등 각종 시험장치를 제작하였다. 이를 바탕으로 차세대 전술유도탄의 핵심기술가운데 하나인 조종장치와 이를 효과적으로 개발하기 위한 지상 시험장치 확보에 착수하고 있다.