• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.95-103
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• 2010

본 논문에서는 비선형 강성방정식의 정확성 향상에 관해 연구한다. 대공간 구조물은 대경간을 가볍게 만들기 위해 두께비를 얇게 만들어야 하므로, 구조설계시 구조불안정 검토가 중요하다. 쉘형 구조물의 구조불안정은 초기 조건에 매우 민감하게 반응하며, 이는 대변형을 수반하는 비선형 문제에 귀착하게 된다. 따라서 구조불안정을 정확히 알아보기 위해 비선형 강성방정식의 정확성이 향상 되어야 한다. 본 연구에서는 스페이스 트러스를 해석 모델로 하며 접선 강성방정식과 비선형 강성방정식의 두 이론을 프로그램으로 작성하여 비선형 해석을 수행한다. 두 이론의 해석 결과를 비교 고찰하여 비선형 강성방정식의 정확성 및 수렴성 향상에 대해 검토 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제15회 학술강연회논문초록집
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• pp.1-2
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• 2000

액체 추진제 로켓 엔진의 연소 불안정은 주요 설계인자이며 로켓 엔진 개발의 주된 장애요인이다, 하지만 연소 불안정은 구동 메커니즘 및 연소와 관련된 물리 현상에 대한 연구 부족으로 주로 경험적 방법 흑은 시행착오를 거쳐 해결해 왔다. 이론적 방법은 수식화 과정과 그 적용에 있어 불합리한 가정과 근사화 과정을 사용하기 때문에 치명적인 한계를 갖는다. 그리고 수치적 방법은 연소 불안정 관련 현상의 세부 모델링 과정에 문제가 있다.(중략)

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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• pp.4-4
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• 1998

고체 추진제의 비정상적인 연소 현상을 해석하여 연소 불안정을 예측하는 것은 추진시스템의 설계 시 매우 중요하다. 로켓의 비정상 연소 현상을 해석하기 위하여 많은 이론적 연구가 진행되어 왔다. 이론적인 해는 주로 선형 해석의 결과들로 정상 상태에서 발생하는 불안정 현상을 예측하는 데에는 적합하지만 비정상 현상을 설명하기에는 부족하다. 따라서 수치 기법을 이용한 비선형 해석이 수행되어 졌다. 기존의 비정상 연소에 관한 연구들은 일정한 물성치를 사용하고 추진제 내에서의 화학 반응과 복사 열전달 등을 무시하여 추진제의 특성을 단순화 시켜 비정상 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 비정상 연소 현상에 대한 비선형 수치 해석을 하려한다. 실험에서 밝혀진 것과 같이 추진제의 물성치를 온도의 함수로 사용하고 응축영역으로의 복사 열전달을 고려하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.68-77
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• 2017

고주파 연소불안정은 비정상 화염의 열방출율 섭동과 연소실 내부에서 공진되는 음향파의 상호 결합으로 발생하는 열음향 문제로, 다양한 해석적 접근방법이 존재한다. 본 논문에서는 주파수 영역에서 선형음향 가정과 시간지연 이론을 이용한 3차원 FEM Helmholtz solver의 개발 사례를 소개하였으며, 가변길이 희박 예혼합 연소기의 자발 연소불안정 예측과 수동제어기구(배플, 음향공진기)의 설계분석 결과를 제시하였다. 또한 시간 영역에서 시간지연 이론을 이용한 압축성 유동 해석코드를 통해, 고진폭 압력섭동에 의해 야기되는 비선형 음향 특성과 한계사이클 현상을 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.98-106
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• 2011

본 논문에서는 많은 가스터빈 산업체 및 연구기관에서 연소불안정 현상과 관련된 변수들을 예측하기 위해 가장 보편적으로 이루어지고 있는 열음향 해석 모델에 대한 기술 소개 및 최근의 연구 동향을 분석하였다. 선형 시스템 해석을 통하여 연소 불안정이 발생하는 고유 주파수 및 불안정 초기 성장률의 예측이 가능하다. 이를 위하여 정의된 시스템에서의 음향파와 열발생율 섭동간의 선형 관계식을 선형 음향 이론으로부터 유도할 수 있고, 이 관계식의 해를 구하기 위해서 가장 중요한 부분은 화염 전달 함수로부터 n-${\tau}$ 함수를 구하여 열발생율 섭동 결과에 대한 정보를 얻는 것이다. 현재까지의 연구 결과로부터 선형 특성 해석에는 상당한 진보가 이루어져 왔고, 실제 가스터빈 연소기에 적용하는 노력이 있었으나, 한계 진폭과 과도기 현상 예측을 위해서 요구되는 비선형 동적 특성 모델링 기술 개발은 현재 간단한 연소기와 버너의 적용에 머물러 있는 실정이다. 실제 복잡한 가스터빈과 같은 연소 시스템에 적용되기 위해서는 비선형 경계 조건을 고려한 시스템 동적 특성 연구와 화염의 비선형 거동을 더욱 정확히 설명할 수 있는 전달 함수에 대한 예측 기술이 선행되어야 한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.496-499
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• 2009

본 논문은 기하학적 비선형성을 가진 보존적 단일 하중 매개변수의 탄성 상태 공간구조의 분기이론에 관한 수치 해석적 기본 방법 및 경로 추적, pin-pointing, 경로 전환을 기술하고 있다. 비선형 탄성 불안정 상태는 극한점과 분기점으로 분류될 수 있으며, 평형경로상의 평형점의 계산 및 평형경로상의 특이점을 찾기 위한 pin-pointing 반복계산을 수행하는 일반적인 비선형 수치해석법으로 극한점을 계산할 수 있다. 그러나 분기좌굴 해석을 위해서는 좌굴 후 분기경로의 추적을 위한 분기경로 전환 알고리즘이 추가적으로 필요하다. 본문에서는 에너지이론에 기초한 일반 탄성안정이론을 소개하고, 평형경로 추적, 분기 좌굴점을 찾기 위한 직접법과 분기경로 전환에 관한 이론을 전개한다. 분기좌굴 해석예제로 트러스로 이루어진 스타돔, 핀지지의 평면아치, 평면프레임, 3차원 공간프레임의 분기좌굴 해석을 수행하여 본문에서 제시한 수치해석법의 정확성 및 실용성을 검증한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.10-11
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• 1997

고체 추진제를 사용하는 추진 시스템을 개발하는데 가장 커다란 문제로 인식되고 있는 것은 추진제의 연소 특성을 이해하는 일이다. 그 중에서도 연소실의 압력 진동과 추진제 벽면으로 흡수되는 복사 열전달에 의한 연소율(burning rate)의 변화로 인하여 발생하는 연소 불안정에 대한 이해는 아직도 완전히 규명되지 않고 있다. 고체 추진제의 연소 불안정에 대한 이론적 해석은 준-정상 1차원 해석(Quasi-Steady Homogeneous One-Dimension) 방법에 의하여 단순화된 지배방정식을 해석하는 것이 일반적으로 잘 알려져 있는 방법이다. 이 가정은 고체 추진제가 연수되는 영역을 두께가 매우 얇은 영역의 표면반응영역(surface reaction layer)과 화학반응이 없는 응축상태영역(condensed phase zone) 그리고 기체상태의 연료와 화염이 존재하는 기체상태영역(gas phase zone) 등의 3영역으로 구분하며, 기체상태영역에서 발생하는 교란에 대한 응축상태영역의 반응시간 크기(response time scale)가 매우 크기 때문에 응축상태영역의 반응은 준 정상적으로 일어난다고 가정하는 것이다.그러나, 연소실의 온도가 $3000^{\circ}K$ 정도의 높은 온도이어서 복사 열전달에 의한 고체 추진제의 가열이 중요한 열전달 방법으로 작용하게 되므로 이를 무시한 이론적 해석은 물리적인 중요성이 약하여질 수밖에 없다. 본 연구에서는 기체영역으로부터 전달되는 복사 열전달은 투명(transparent)한 표면반응영역을 통과하여 응축상태영역에서 모두 흡수되며 추진제 표면에서의 복사열방출(emission)을 고려하였다. 또한 연소불안정 현상을 해석하기 위하여 표면반응영역에서의 경계조건은 선형교란량으로 대치하는 Zn(Zeldovich-Novozhilov) 방법을 사용하였다. 이 방법은 기체상태영역에 대한 구체적인 해석없이도 연소불안정 현상을 해석할 수 있는 장점이 잇다. 즉 응축상태영역에서의 연소율과 표면온도는 각각 기체영역으로부터 전달되는 온도구배와 연소압력, 그리고 복사 열전달의 함수관계이므로 선형교란에 의한 추진제표면에서의 교란경계조건을 얻을 수 잇으며, 응축영역의 교란지배방정식과 함께 사용하여 압력교란과 복사 열전달의 교란에 대한 연소율의 교란 증감 여부를 판단하여 연소 불안정 현상을 해석할 수 있다.

• 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 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.29-29
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• 1998

고체 추진제 연소불안정에 관한 해석은 준-정상 1차원 해석인 QSHOD(Quasi-Steady Homogcneous One-Dimension)에 의하여 단순화된 지배방정식을 이용하여 응축영역을 해석하는 것이 일반적이다. 이때 외부교란에 대한 기체영역과 표면반응 영역의 응답은 화학반응이 발생하지 않는 고체영역의 응답에 비하여 매우 빠르므로 준-정상적인 거동을 한다. 본 연구에서는 복사열전달에 의한 열속(heat flux)이 고체 추진제의 표면에 존재하며 이 중의 일부가 고체영역에서 흡수될 때 표면에서의 선형교란을 고려한 ZN(Zeldovich-Novozhilov) 방법을 이용하여 연소불안정 현상을 이론적으로 해석하여 연소불안정 현상을 설명할 수 있는 연소 응답함수를 구하였다. 본 연구에서 얻어진 응답함수를 해석함으로써, Zebrowski등$^{(5)}$ 에 의하여 얻어진 복사열 교란에 대한 응답함수가 과소 평가된 응답특성을 나타내고 있음을 알았다. 또한 응답함수의 고유불안정성을 판별하는 민감계수 r과 k의 영역의 해석으로부터 SOn등$^{(6)}$ 에 의하여 밝혀진 안정 경계선의 안정한 영역보다 본 연구에서 구한 안정 경계영역이 줄어드는 경향을 보여주고 있다. 이것은 (6)에서 과소 평가된 복사열전달의 영향을 수정한 결과 때문이다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제2권2호
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• pp.99-109
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• 1999

자동차, 항공기 혹은 로켓엔진 유동장의 불안정 파동은 음향모드와 와류모드 및 엔트로피 모드에 의해 복합적으로 발생한다. 본 연구에서는 이들 모드를 모두 포함하는 불안정 해석이론을 바탕으로 고체추진 로켓엔진 연소실의 내부유동을 대상으로 불안정 파동 증폭요인에 의한 영향을 고찰하였다. 연구결과 불안정 에너지 증폭계수의 증가에 따라 에너지 증폭율 관련변수들이 증가하며 에너지 증폭율 관련변수들은 층류보다 난류에서 더 크게 나타났다. 또한 고온의 측면-연소 로켓의 불안정 파동은 엔트로피 모드에 의해 지배되며 와류모드에 다소간 영향을 받고 음향모드에는 거의 영향을 받지 않았다.