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액체로켓 동축 분사기의 유량계수에 대한 고찰 (Study on Flow Discharge Characteristics of Liquid Rocket Coaxial Injectors)

  • 서성현;한영민;최환석
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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    • pp.49-53
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    • 2009
  • 본 논문은 액체로켓용 이중 와류 동축 분사기의 유량 특성에 대한 실험적 연구 결과를 수록하였다. 분사기의 추진제 유량 공급 특성은 매우 중요한 로켓엔진 연소장치 설계 인자이다. 분사기 유량 특성 파악을 위해 상온시험은 물을, 연소시험은 액체산소와 케로신을 사용하였다. 상온 시험 결과와 달리 연소시험 유량 계수는 혼합비, 리세스 비 변경에 따라 변화하며 그 변화 정도는 분사기 형상과 작동 조건에 따라 다르다. 연소시험 산화제 측 유량 계수 변동 원인은 물성값 변화에 따른 화염 구조 변화에 의한 것으로 판단된다.

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핀틀 인젝터의 개도가 액체-기체 상압 분무에 미치는 영향 (Effects of opening distance on liquid-gas spray of pintle injector under atmospheric condition)

  • 유기정;손민;구자예
    • 한국항공우주학회지
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    • 제43권7호
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    • pp.585-592
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    • 2015
  • 모사 추진제로 물과 공기를 사용하여 상압 상태에서 핀틀 인젝터의 개도가 액체-기체 분무에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 액체 공급 압력은 0.1 bar에서 1.0 bar 까지, 핀틀 개도는 0.2 mm에서 1.0 mm 까지의 다양한 분사 상태에서 유량 계수와 질량 유량을 계산하였다. 분사각은 역광 기법을 이용하여 얻어진 분사 이미지에서 측정하였다. 핀틀 개도가 0.2 mm인 경우 정상적인 액막이 형성되지 않았고, 비 균질한 분사를 보였다. 이는 연소실 내부에 연소 불안정을 가져올 수 있다. 핀틀 개도를 이용하여 계산된 운동량 플럭스 비는 분사각에 약한 상관관계를 갖고 있고, 운동량 비는 분사각과 강한 상관관계를 갖고 있다. 운동량이 증가할수록 분사각은 지수 함수적으로 감소하였고, 분사각은 약 40도로 수렴하였다.

오존무 분사장치 개발에 관한 연구 (A Study on Ozonized Water Spraying System)

  • 조국희
    • 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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    • 한국조명전기설비학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.267-270
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    • 2007
  • 오존무 분사장치는 흡입구와 내에 소정의 공간이 형성된 케이스와 자동 손잡이와 $360^{\circ}$회전이 가능해 운반 및 이동이 간편한 케이스, 상기 케이스의 내부 소정 부위에 공기 흡입구로 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지 및 습기를 제거하는 제습 장치와, 원료가스인 공기를 일정하게 제공하는 송풍기, 강력한 살균 소독기능을 지닌 오존발생기, 오존을 발생시키기 위한 고주파 펄스 전원장치, 입자경이 $3{\sim}40{\mu}m$이하의 이류체 미세 분사형 노즐, 살수통(물을 담는 용기) 및 기능 조절부(펄스전원제어, 타이머 조절, 송풍기 제어, 이류체 미세 분사형 노즐스위치 제어)로 성되어 작동하는 것으로 일반적인 가습기와는 다르다. 그리고 강력한 살균, 소독, 탈취 및 대기의 정화 기능이 있는 오존을 이용하는 동시에 기존의 방식보다 간단한 구조의 분무발생 수단을 구비함으로써 전체적으로 구성을 간단하게 하면서 대기 정화 효율을 향상시키는 장점이 있다.

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기액동축 분류의 유동장 및 미립화특성에 관한 연구 (Experimental Study on the Flow-field and the Atomization Characteristics of Gas-liquid phase Coaxial Jet)

  • 전흥신;김형택
    • 에너지공학
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    • 제4권3호
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    • pp.394-401
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    • 1995
  • 본 연구는 중심부에 액체, 외주부에 산화제가 흐르는 기액 동축분류의 유동장에 대한 것이다. 기액 동축 분사기는 연료의 분사량이 적은 소형 연소시스템을 고려하여, 실험은 연공비(W1/Wa)가 0.6 이하를 대상으로, 물과 공기를 사용하여 분사조건에 따른 분무특성과 기액 2상 분무류의 기본구조를 조사하여 액적의 확산, 기액혼합특성에 대하여 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 반경방향 기상속도분포 및 액적유속분포는 분구직경 및 분사조건에 관계없이 정규분포에 가까운 형태를 취하고 있으며, 각각 식 (2) 및 (3)으로 나타낼 수 있다. 기상속도는 반치폭은 축방향에 따라 일정한 구배 (≒4.6)로서 증가하며, 기상만의 단상분류의 구배(≒6)에 비해서 완만하다. 액적유속 반치폭은 축방향에 따라 더욱 완만한 구배(≒3.1)로서 증가한다. 무차원 액적유속분포는 축방향에 따라 일정한 구배(n≒1.5)로서 감소한다. 액적의 확산은 상대적으로 기액유량비가 클수록 효과적으라고는 말할 수 없고, 최대 확산을 이루는 최적의 기액유량비가 존재한다.

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직접분사식 가솔린엔진에서 운전조건에 따른 바이오에탄올의 연소 및 배기배출물 특성 (Effect of Engine Operating Conditions on Combustion and Exhaust Emission Characteristics of a Gasoline Direct Injection(GDI) Engine Fueled with Bio-ethanol)

  • 윤승현;박수한
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제39권7호
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    • pp.609-615
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    • 2015
  • 본 연구는 직접분사식 가솔린엔진에서 공기 과잉률 및 바이오에탄올-가솔린 혼합연료의 혼합비에 따른 연소특성과 배기배출물 특성을 실험적으로 규명한 것이다. 다양한 공기 과잉률 및 혼합비 조건에서 실험을 수행하였으며, 연소실 압력, 열발생률, 연료소비율 등을 통해 연소특성을 분석하였으며, 배기배출물 특성은 미연탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물($NO_x$) 분석을 통해 확인하였다. 혼합연료의 실험결과는 100% 가솔린 및 바이오에탄올 실험결과와 비교하였다. 실험결과 최고연소압력과 열발생률, 제동연료소비율은 혼합비의 증가에 따라 증가하였으며, CO, HC, $NO_x$와 같은 배기배출물은 바이오 에탄올 혼합비율이 증가함에 따라 감소하였다. 혼합연료의 배기배출물 수준은 가솔린 보다 낮게 나타났다.

유동해석을 통한 물 분사용 비데 노즐 설계 (DESIGN OF WATER INJECTION NOZZLE OF BIDET WITH COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)

  • 최윤석;양승용;진성월
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.8-12
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    • 2007
  • An optimized bidet nozzle design to form the required swirl water jet is proposed with the help of numerical analysis. The bidet can do the cleaning process of human body by water injection and the speed/pressure/injection angle/magnitude of swirl intensity of water jet determine the cleaning capability and personal subjective feeling. The objective of this research is to design optimal water injection nozzle to make stable swirl intensity. The effect of individual design variables are analyzed from the basic design and the final design is deduced to make high performance water jet within the pre-determined operation conditions.

유동해석을 통한 물 분사용 비데 노즐 설계 (DESIGN OF WATER INJECTION NOZZLE OF BIDET WITH COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)

  • 최윤석;양승용;진성월
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2007년도 춘계 학술대회논문집
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    • pp.68-71
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    • 2007
  • An optimized bidet nozzle design to form the required swirl water jet is proposed with the help of numerical analysis. The bidet can do the cleaning process of human body by water injection and the speed/pressure/injection angle/magnitude of swirl intensity of water jet determine the cleaning capability and personal subjective feeling. The objective of this research is to design optimal water injection nozzle to make stable swirl intensity. The effect of individual design variables are analyzed from the basic design and the final design is deduced to make high performance water jet within the pre-determined operation conditions.

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발사대 화염유도로 해석을 위한 KSLV-I 플룸 해석 3 (KSLV-I Plume Analysis Part III for the launch pad flame deflector performance)

  • 황도근;남중원;김성룡;강선일;김대래;라승호
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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    • pp.375-378
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    • 2010
  • KSLV-I의 비행시험 시 발생된 고온 고압의 플룸이 발사체와 발사대 구조물에 미치는 영향을 감쇠시키기 위하여 발사대의 화염유도로 냉각장치에서 다량의 물을 분사하였다. 본 연구는 물분사가 플룸 및 유동장에 미치는 효과를 분석하기 위해 간략화 된 2차원 축대칭, 2-Phase 모델로 수치해석을 수행하였다.

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외부혼합 와류분사기를 장착한 액체로켓엔진용 축소형 연소기 개발 (Development of Sub-scale Combustor for a Liquid Rocket Engine Using Swirl Injector with External Mixing)

  • 한영민;김승한;서성현;이광진;김종규;설우석
    • 한국항공우주학회지
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    • 제32권10호
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    • pp.102-111
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    • 2004
  • 본 논문에서는 와류분사기를 가진 액체로켓엔진용 축소형 연소기의 설계/제작/시험에 대해 기술하였다. 와류분사기는 내부에 액체산소 외부에 케로신을 공급하여 노즐 외부에서 혼합하는 구조를 가지고 있다. 축소형 연소기는 분사기 헤드, 삭마 냉각방식의 내열재 연소실 그리고 물냉각 노즐로 구성되어 있다. 분사기 헤드는 18 개의 주 분사기, 하나의 중앙 분사기, 연료 메니폴드, 산화제 메니폴드 그리고 추진제 분배기 등으로 구성되어 있다. 축소형 연소기 제작 후 수류시험 및 점화시험을 거쳐 설계점 및 탈설계점에서의 연소시험을 성공적으로 수행하였다. 연소시험결과 분사기 차압은 수류시험시의 값과 비슷하였고 연소효율은 목표치보다 높게 나왔으며, 정상연소시 동압의 진폭은 규격조건을 만족하였고 고주파 연소 불안정은 발생하지 않았다.

내부혼합 동축 와류형 분사기를 장착한 액체로켓엔진용 축소형 연소기의 연소시험 (Combustion Tests of Sub-scale Combustor for a Liquid Rocket Engine with Internal Mixing Swirl Injector)

  • 한영민;이광진;임병직;최환석
    • 한국추진공학회지
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    • 제11권5호
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    • pp.72-77
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    • 2007
  • 액체로켓엔진용으로 내부혼합 동축 와류형 분사기를 장착한 축소형 연소기에 대한 설계 및 연소시험결과를 기술하였다. 추진제는 액체산소 및 케로신이며 연소기는 분사기 헤드, 삭마냉각방식의 연소실 그리고 물냉각 노즐부로 구성되어 있다. 분사기 헤드는 액체산소 매니폴드, 연료 매니폴드, 중앙 분사기 그리고 내부혼합 형태의 18개 분사기로 이루어졌다. 축소형 연소기 연소시험은 성공적으로 이루어졌으며, 분사기의 손상이 발생하지 않았고 연소특성속도는 설계점에서 1756 m/sec을 나타내었다. 고주파 연소불안정은 나타나지 않았지만 탈설계점에서 압력의 저주파 섭동이 기준치를 넘는 결과를 보여주었다.