• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.145-148
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• 2009

연료 과농 가스발생기의 연소시험이 파워팩 환경에서 수행되었다. 가스발생기는 파워팩 환경에서 특성 길이 증가로 인해 축 방향 연소 불안정에 취약하다. 가스발생기 후단에 압력 강하를 위해 삽입한 오리피스는 축 방향 연소 안정성을 향상시켜주는 것으로 확인되었다. 연소실과 추진제 매니폴드에서 측정한 압력 섭동의 세기는 연소실 압력의 제곱에 비례하여 증가하였다. 특히 연료 매니폴드 내의 압력 섭동이 산화제 매니폴드 또는 연소실 압력 섭동보다 약 2배 이상 크게 발생하였다. 주파수 분석 결과, 연료 매니폴드 압력 섭동은 비선형적인 특성을 내포하고 있는 것으로 파악되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.36-39
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• 2008

연소 불안정 현상은 액체로켓엔진 개발과정에 있어서 반드시 해결해야 하는 문제이다. 이것을 억제하기 위한 도구 중의 하나인 음향공의 오리피스 길이 변화에 의한 감쇠 효과를 선형 음향 해석과 실험을 통하여 연구하였다. 오리피스의 길이가 짧아질수록 감쇠효과가 증가하는 것을 확인하였으며 실험과 선형 음향 해석 결과가 서로 동일한 경향을 보이는 것을 확인 하였다. 또한, 가진 음원의 크기에 따른 실험을 수행하였는데 그 결과 오리피스 길이와 단면적이 작아질수록 가진 음원의 크기 증가의 따른 비선형성이 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.244-248
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• 2012

산화제 유동 변화를 위한 디스크를 예혼합실에 장착하여 디스크의 직경과 길이를 변경하며 PMMA/GOx를 이용한 하이브리드 로켓 모터의 지상연소 시험을 수행하였다. 디스크에 의해 산화제 유동의 와류유출(vortex shedding)이 발생하여, 연소율과 압력 진동 등의 연소 특성이 변화하였다. 따라서 하이브리드 로켓에서 발생하는 유동간섭과 연소 특성 사이의 상관관계를 파악하고, 연료 표면에 인접한 곳에서 발생하는 작은 크기의 와류와 예혼합실 안에서 발생하는 와류흘림과의 상호작용에 대해서 알아보기 위해 실험적 연구를 진행하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.30-37
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• 1998

연소 반응을 가지는 비압축성 및 압축성 후류유동에 대하여 선형 불안정성 해석을 수행하였따. 기본유동의 속도장 및 온도장은 해석적 함수 및 연소 반응을 포함하는 유동 계산의 결과를 사용하였다. 후류유동은 두 개의 변곡점을 가지며 sinuous mode와 varicose mode의 두 개의 불안정성 모드가 존재한다. 후류유동에서는 sinuous 모드가 varicose 모드보다 더 불안정하여 자유 유동에 가까운 위상 속도를 가지는 sinuous 모드에 의해 지배된다. 해석적 함수의 형태를 가지는 후류 유동의 경우 속도구배가 클수록, 밀도구배가 클수록 운동량의 차이가 커지므로 더욱 불안정하여진다. 계산되어 일관된 유동장과 온도장을 사용한 비압축성과 압축성 후류유동의 경우 모두 완전연소에 가까울수록 유동장의 온도가 증가하고 유체의 점성의 증가로 유동이 안정되어진다. 압축성 후류유동의 경우에는 유속이 증가함에 따라 점성소산에 의한 열발생으로 유동이 안정되는 경향을 보인다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.649-652
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• 2011

산화제 유동 변화를 위한 디스크를 예혼합실에 장착하여, 디스크의 직경과 길이를 변경하며 PMMA/GOx를 이용한 하이브리드 로켓 모터의 지상연소시험을 수행하였다. 디스크에 의해 산화제 유동의 와류유출(vortex shedding)이 발생하여, 연소율과 압력 진동 등의 연소 특성이 변화하였다. 연소실험 후 PMMA를 축방향으로 잘라내어 연소면을 관찰하여, PMMA의 연소면 전체에서 딤플 형태의 패턴이 발견하었다. 이는 연소 과정 중 연소면 근처에서 발생하는 blowing 효과에 의해 변화된 산화제 유동의 경계층 특성에 기인한 것으로 보이며, LES 기법을 이용하여 수행한 수치적 연구 결과와 일치한다. 이는 하이브리드 로켓 모터의 연소불안정 현상을 이해하는데 중요한 자료로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권9호
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• pp.838-844
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• 2015

본 논문은 고체 로켓 모터 연소실 내의 연소과정 중 발생하는 연소 불안정 현상을 억제하는 여러 요소들 중 입자에 의한 감쇠와 유동방향 변환 감쇠에 대한 선행연구의 연구결과를 정리 분석하였다. 입자에 의한 감쇠는 연소실 내에서 발생하는 고주파 연소불안정을 억제하는데 있어 가장 효과적이며 입자의 직경과 질량 분율에 영향을 받는다. 한편 입자에 의한 감쇠에 비해 적은 감쇠량을 갖는 유동방향 변환 감쇠는 추진제의 구조에 따라 변하며, 추진제 표면에서 생성된 와도를 고려한다면 펌핑에 의한 증폭을 고려해야한다. 그러나 추진제의 형상이 원통형일 경우 유동방향 변환 감쇠와 펌핑에 의한 증폭의 크기는 같아지고 상쇄가 일어나 연소 안정성을 보다 쉽게 평가할 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.291-298
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• 2005

고주파 연소불안정 제어를 위하여 사용되는 음향공에 대하여, 3차원 선형 음향해석을 수행하여 음향공의 감쇠 능력을 정량화하고자 하였다. 공진주파수는 상온에서 고전적 이론에 의한 공진주파수와 약 $6\%$, 압력 비에 의한 결과와는 약 $10\%$의 차이를 보임을 확인하였다. 감쇠 능력의 정량화를 위하여 acoustic impedance를 도입하여 흡수계수와 conductance를 도출하였다. 음향공의 개수에 따른 acoustic impedance 특성을 살펴보았고, 기존의 결과와 정량적으로 유사함을 확인하였다. 기하학적으로 동일한 음향공이 여러 개 설치된 연소실에서는 음향장의 특성과는 상관없이 각각의 음향공이 동일한 특성을 보임을 확인하였고, 최적의 음향공의 개수를 판정하는 것은 하나의 음향공의 acoustic impedance를 제대로 정량화하여 가능하다. 이로써 acoustic impedance를 도입하여 음향공의 최적 동조를 위한 설계 절차를 확립하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권1호
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• pp.40-47
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• 2013

하이브리드 로켓은 고체로켓과 매우 흡사한 내부유동 특성을 가지고 있으므로 와류흘림(vortex shedding)은 하이브리드 로켓에서도 연소안정성에 영향을 미치는 중요한 인자로 판단된다. 본 연구에서는 예연소실에서 와류를 발생시켜 연료 표면와류와의 간섭과 연소특성 변화를 관찰하였다. 기본 형상과 디스크를 장착한 실험 결과, 5개의 주파수 특성이 관찰되었으며 이들은 각각 추진제의 열적지연에 의한 주파수, 디스크, 연료 단면, 후연소실 단면 변화에 의한 와류흘림과 관련된 주파수임을 확인하였다. 특히 디스크 1과 3의 결과를 비교해 보면 디스크 위치에 따라 변화하는 와류흘림이 연소실의 특정 주파수 특성과 상호 간섭하여 공진이 발생하기도 하지만, 또 다른 경우에는 어떠한 간섭도 일어나지 않는 것을 확인하였다. 이러한 선택적 공진현상은 하이브리드 로켓의 비선형 연소안정성 발생을 설명할 수 있는 중요한 메카니즘으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권5호
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• pp.445-455
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• 2010

본 연구에서는 실제 로켓엔진 및 가스터빈용 연소기 내부의 열음향 불안정을 효과적으로 예측하기 위하여, 헬름홀츠 방정식과 시간지연모델을 이용한 3차원 유한요소법 해석코드를 개발하였다. 연소응답항에 의해 수치적으로 야기되는 비선형성은 반복법으로 선형화 하였으며, Arnoldi 방법을 사용하여 대용량 고유치 문제를 해석하였다. 해석결과인 복소각주파수와 음향 압력장을 통해 각 음향모드의 공진주파수, 진폭의 증폭/감쇠 여부 그리고 모드 형태를 예측할 수 있다. 이론해가 존재하는 두 가지 문제를 통해 출구 임피던스와 예혼합 화염이 종 방향 음향장에 미치는 영향에 대한 예측 정확도를 평가하였으며, 배플 유무에 따른 횡 방향 음향 모드의 주파수 변이를 상온 음향시험 결과와 비교/검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.73-76
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• 2006

액체 로켓엔진에서의 고주파 연소불안정 제어를 위한 수동 안정화 제어 기구로 음향공을 적용하여 감쇠 효과의 적합성을 검증하였다. 음향공의 기하학적 형상에 따른 음향 감쇠 효과를 비교하기 위하여, 주요 설계 변수를 변화시킨 음향공 모델에 대해 유해 공진주파수 감쇠 효과를 정량적으로 비교, 분석하였다. 선형음향해석과 실험적 방법 모두 만족할만한 일치성을 나타내었으며, 오리피스 입구 면적이 가장 크거나 오리피스 길이가 가장 짧은 경우에서 감쇠 효과가 가장 크게 나타났다. 결론적으로 음향공을 이용한 최적의 음향공 제어를 위해서는 음향공 부피를 고려한 최적기 음향공 설계가 절대적으로 필요함을 입증한다.