• Journal of Energy Engineering
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• v.21 no.4
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• pp.411-418
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• 2012

The effect of built-in volume ratio of expander on the performance of a two-loop Rankine cycle system for engine waste heat recovery of vehicle has been investigated. In the case of positive displacement expander in the various operating condition of the vehicle, it can operate in both under-expansion and over-expansion conditions. Therefore, the analysis of off-design performance for the expander is very important. Furthermore, the volume and weight of the expander as well as the efficiency must be considered in the optimization of the expander. This study shows that the built-in volume ratio of expander causing under-expansion at a target condition is more desirable considering the off-design performance and size of the expander, based on the simple modeling of off-design operation of the expander.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05a
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• pp.617-622
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• 1998

일체형원자로인 SMART에서는 증기발생기와 주순환펌프가 배관으로 연결되어 있지 않고 주순환펌프를 통과한 냉각수가 압력헤더를 통하여 12개의 증기발생기 카세트로 흐르게 된다. 각 증기발생기 카세트를 통과하는 냉각수 유량분포의 비균일도를 운전모드에 따라 계산하여 이 압력헤더가 각 증기발생기 카세트로 흐르는 냉각수 유동분포에 미치는 영향을 분석하고 SMART 주순환펌프 압력헤더의 설계가 설계기준을 만족시키는 지를 검증하였다. 검증계산 결과 비균일도가 정상운전시는 0.8%. 비정상 운전시는 7.1%로 설계기준을 만족시키는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.59-59
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• 2002

램제트 추진기관은 압축과정을 별도의 부품 없이 형상에 의해서 감속하여 연소 압력비를 얻는다. 따라서 구동 마하수와 형상에 의해 흡입과정의 압축 효율이 결정된다. 설계점은 충분한 유량을 확보 할 수 있는 유량과 충격파 각을 조절하여 전압력 손실을 줄이도록 고려되어야 한다. 또한 연소가 일어나면 연소실 압력이 배압으로 작용하고 비행시에 받음각은 변하므로 이에 따른 성능 분석도 고려 되어야 할 사항이다. 본 연구는 국내에서 실험한 형상에 대해 수치계산을 수행하여 코드의 검증과 아울러 램제트 유동장의 수치적 시뮬레이션도 설계단계에서 하나의 도구로 이용할 수 있음을 보여준다. 실험에서는 배압 조건을 얻기 위해 유동 블록키지를 유로 내에 두어 상응하는 배압을 얻었지만 본 계산에서는 압력 경계조건을 직접 사용하였다. 유동이 비정상 특성을 가지므로 시간 정확도를 이차로 가지도록 이중시간 전진법을 사용하였다. 사용한 압력비는 충격파가 카울 끝에 닿는 임계상태에 가까운 12, 13, 14에 대해 계산을 수행하였고 부스터모드로 흡입구 끝이 막혀 있다가 램제트 모드로 바뀌어 연소실 압력이 위의 압력비라고 가정할 때의 비정상 천이 과정을 계산해 보았다. 본 계산은 흡입구 부분만을 떼어놓고 적절한 가정 하에 수행되었지만 연소실 내부도 비정상 특성을 가지므로 흡입구와 연소실을 동시에 같이 계산해야한다. 추후에 전체적인 계산을 진행하기 위한 전 단계로 흡입구 계산만을 수행하여 실험과 잘 일치하는 계산 결과를 얻었고 전체 계산을 위한 연구는 진행 중에 있다.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.1 no.1
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• pp.163-172
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• 2002

The turbine system composed of a nozzle and a rotor is used to drive turbopumps while gas passes through the nozzle, potential energy is converted to kinematic energy, which forces the rotor blades to spin. In this study, an aerodynamic design of a turbine system is investigated using compressible fluid dynamic theories with some pre-determined design requirements (i.e.,pressure ratio, rotational speed, required power etc.) obtained from a liquid rocket engine (L.R.E.) system design. For simplicity of a turbine system, impulse-type rotor blades for open type L.R.E. have been chosen. Usually, the open-type turbine system requires low mass flow rate compared to the close-type system. In this study, a partial admission nozzle is adopted to maximize the efficiency of the close-type turbine system. A design methodology of the a turbine system has been introduced. Especially, a partial admission nozzle has been designed by means of simple empirical correlations between efficiency and configuration of the nozzle. Finally, a turbine system design for a 10 ton thrust level of L.R.E is presented.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.130-134
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• 2010

The effects of design parameters of supersonic ejector system under the assumption of constant pressure mixing were performed. Design parameters were mass flow rate ratio, area ratio between primary and secondary flow, and primary Mach number. 1-D theoretical performance of ejector in terms of pressure ratio and contraction ratio with and without loss mechanism such as diffuser efficiency and friction were considered.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.22 no.6
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• pp.19-27
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• 2018

In this study, a numerical study was conducted to characterize the E-D nozzle which changes according to the nozzle pressure ratios. Three different numerical analysis models were designed by changing the pintle inflection angles. When the nozzle pressure ratio is low, the outside air flows into the E-D nozzle to form an open flow field. As the nozzle pressure ratio increases, the flow transition occurs to become the closed flow field where the recirculation region is isolated inside the nozzle. Also, the highest thrust coefficient was obtained in the analytical model with high pintle inflection angle at all nozzle pressure ratios.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.181-181
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• 2022

상수도 관망은 비정상상황에서도 안전한 물을 안정적으로 공급하는 것을 목표로 한다. 따라서 상수도 관망의 최적 설계는 수리학적 제약조건 (i.e., 절점의 압력, 관의 유속)을 만족하는 설계안을 제시한다. 하지만 점차 커지는 도시 규모에 따라 수질적으로 안전한 물을 공급하지 못하는 문제가 발생하고 있다. 또한, 상수도시스템의 형식 (i.e., 수지상식, 혼합식, 순환식)에 따라 용수의 체류 시간, 절점의 압력 등이 상이하다. 따라서, 본 연구에서는 도시 규모 및 형식과 잔류염소 농도를 고려한 상수도시스템 최적 설계를 진행하였다. 절점의 개수에 따라 도시의 규모를 분류하였으며, BI(BI; Branch Index) 지수를 통해 상수도시스템의 형식을 분류하였다. 또한, 수리학적 제약조건(i.e., 절점의 압력)과 수질적 제약조건 (i.e., 잔류염소 농도)을 설정하여 수리-수질을 동시에 만족하는 최적 설계안을 도출하였다. 비상시에도 물을 안정하게 공급하기 위하여 시스템의 탄력성과 설계비용을 목적함수로 설정하여 다목적 최적 설계를 진행하였다. 이러한 연구는 압력만을 고려한 기존 설계단계에서 수질적 측면을 동시에 고려하여 수질 측면의 안전성을 향상할 수 있다. 또한, 시스템의 탄력성을 고려하여 비정상상황에서도 물을 공급하여 사용성을 향상하는 설계안을 도출하여 수리학적 안정성을 만족하며, 경제적 측면도 향상할 수 있다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.48 no.9
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• pp.653-661
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• 2020

This study derives numerically the shell Knockdown factors for the isogrid-stiffened cylinders of space launch vehicles when the axially compressive force and internal pressure are applied simultaneously. A commercial nonlinear finite element analysis software, ABAQUS, is used for the present work. Nonlinear postbuckling analyses are conducted to calculate the global buckling loads of a cylinder without and with the internal pressure. The shell Knockdown factor is numerically derived using the predicted global buckling loads without and with the geometrically initial imperfection of a cylinder. When the internal pressure of 500 kPa and compressive force are applied to the cylinder, the global buckling load and Knockdown factor increases by 304% and 53%, respectively, as compared to the results without the internal pressure.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.9 no.2
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• pp.185-192
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• 2010

Design of velocity-compounded turbine for 75ton class LRE turbopump application and pressure compounded turbine for 30ton class LRE turbopump has been performed. 1D calculation and CFD analysis were conducted in determining blade and flow passage shape of velocity compounded turbine iteratively. Finally, 23.1% improved specific power and 5% reduced weight turbine to the original design was developed. In case of pressure-compounded supersonic turbine design, rotational speed was increased by 50% and the effect of carryover ratio, 2nd nozzle installation angle, leakage flow of 2nd nozzle, and work sharing factor was studied. Final 1D design resulted 36% increased specific power and 51% reduced weight comparing to the original single-row impulse turbine. It is anticipated that nozzle flow path design will be very important for the accomplishment of expected performance of pressure-compounded turbine and nozzle shape optimization will be conducted through the CFD analysis.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.57-58
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• 2002

램제트는 다른 여러 추진시스템에 비하여 획기적으로 증가된 사거리를 가지므로 가용범위의 확대는 물론, 목표물 타격 시 높은 명중률과 낮은 격추율을 가지는 효과적인 추진 시스템이다. 램제트 엔진을 장착한 미사일로는 프랑스의 Griffon, ASMP, 미국의 Bomarc, Talos, 영국의 Bloodhound, Sea dart, 소련의 SA4, SA6 등을 비롯하여 많은 종류가 개발되어 실전 배치되었다. 근래 들어 램제트는 군사전략과 전술적인 목적 이외에도 민간용으로도 그 실용성이 강조되고 있어 그 중요성은 날로 더할 것으로 예측된다. 램제트는 일반적인 공기흡입식 엔진과는 달리 엔진 내부에 기계적으로 구동되는 부분이 없이 충격파를 통과하면서 공기의 압력이 높아지는 현상인 램압축 현상을 이용하여 공기를 압축하게 되므로 엔진의 구조가 간단하고, 상대적으로 높은 비추력과 추력/중량비를 가진다. 램제트는 정지 상태에서는 작동되지 않으며 사용 가능한 최소의 압력비를 줄 수 있는 비행 마하수에 도달해야 램제트가 작동하게 된다. 따라서 이러한 비행속도를 줄 수 있는 별도의 추진장치가 필요하게 되는데 이와 같은 보조 추진장치로 부스터를 사용한다. 부스터가 엔진의 내부에 장착된 램제트를 일제형 램제트 (IRR: integral Rocket Ramjet)라 부르며, 현대의 전략미사일과 민간용 초음속 항공기의 엔진에 도입되어 활발한 연구가 진행 중이다. 램압력을 이용하여 압축하므로 램제트의 설계시 설계점 비행 속도에서 전압력 손실이 최소가 되도록 설계되어야 하며, 이를 실험이나 수치해석을 통해 확인하여야 한다.