• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.05a
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• pp.450-459
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• 2010

고체추진제의 첨가제 또는 연료로써 주로 사용되는 알루미늄 단일 입자 연소시험 장비를 제작하고 연소 실험을 수행하였다. 산화 알루미늄으로 피복된 금속입자는 약 30~100 ${\mu}m$의 크기를 사용하였다. 단일 입자는 Electrodynamic Balance (EDB) 방법에 의해 공중 부양된 상태로, 중력에 의한 영향이 배제되어 금속입자 고정용 또는 측정용 장치들의 접촉에 의한 열손실을 제거시켜 실험 정확도를 높였다. Standard Hyperbolic Electrodynamic Levitator (SHEL) 내에서 부양된 입자에 $CO_2$ 레이저를 사용하여 점화시킨 후, 입자로부터 방사되는 열복사를 이용한 two wavelength pyrometry를 적용하여 알루미늄 입자 크기에 따른 연소시간, 평균 화염온도, 점화온도, 점화시간을 획득하였으며, 단일 알루미늄 입자의 점화-연소특성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.05a
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• pp.460-466
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• 2010

단일 알루미늄의 연소 모델을 사용하여 알루미늄 분말의 점화 과정에 대한 전산유체 해석 기법을 개발하였다. 유동의 계산은 Reynolds averaged Navier-Stokes식을 사용하였으며, $k-{\epsilon}$ 난류모델을 적용하였다. 입자는 Eulerian-Lagrangian 방법을 사용하여 유동과 독립적으로 계산을 수행하였으며 상용 전산유체해석 프로그램인 Fluent 6.3을 사용하여 해석을 수행하였다. 단일 모델에서 사용한 대류 및 복사 열전달, 표면이상반응, 알루미늄의 용융열을 입자 가열원으로 고려하였다. 같은 조건을 사용하여 단일 입자 모델 계산과 전산유체해석을 수행하였으며, 두 결과는 5% 이내로 잘 일치 하였다. 이를 통해 전산유체해석에서 알루미늄의 점화를 모사할 수 있음을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.15 no.6
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• pp.15-25
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• 2011

One dimensional combustion modeling of aluminum combustion behavior is proposed. Combustion model is assumed that region consists as follows ; preheat, reaction, post reaction region. Flame speed as a function of particle size, equivalence ratio for unitary particles and fraction ratio of micro to nano particle size for binary particles were investigated for lean burn condition at 1 atm. Results were compared with experimental data. For unitary particles, flame speed increase as particle size decreases, but opposite trend with equivalence ratio. For binary particles, flame speed increases proportionally as nano particle fraction increases. For flame structure, separated or overlapping flames are observed, depending on the fraction of nano sized particles.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.489-494
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• 2017

This paper describes the combustion characteristics of aluminized paraffin fuel on the contents of micron-sized aluminum particles with nominal diameters of $8{\mu}m$. Aluminized paraffin fuels with mixture ratio of aluminum 0 wt%, 5 wt% and 10 wt% as fuel and GOx(Gaseous Oxygen) as oxidizer were used to perform the experiments. The experimental investigations were performed on the regression rate, the chamber pressure and the combustion efficiency. Increasing a content of micron-sized aluminum particles, the results of regression rate, chamber pressure and combustion efficiency show minor increase compared to those without particles.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.791-796
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• 2017

In this study, the combustion characteristics of paraffin blended fuel on aluminum particle size were investigated. The combustion experiments were carried out using aluminum particles with an average particle size of 100 nm and $8{\mu}m$ and microcrystalline paraffin wax (Sasol 0907). A series of comparison was conducted on the regression rate, the pressure curve and the characteristic velocity of pure paraffin and paraffin blended fuels with aluminum particles. It was found that the micro-sized particles enhance the regression rate as the oxidizer mass flux increased. However, the nano-sized particles decrease the regression rate as the oxidizer mass flux is increased.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.321-327
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• 2010

A simplified analytical modeling for micro-sized single metal particle combustion in air was conducted in the present study. The metal particle combustion consists of two distinct reaction regimes, ignition and quasi-steady burning, and the thermo-fluidic phenomena in each stage are formulated by virtue of the conservation and transport equations. Reliability of the model is shown by rigorous validation of the method with emphasis laid on the characterizing the commanding parameters. Effects of Initial particle size, initial oxide film thickness, convection, ambient pressure and temperature are examined and addressed with validation.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.32-32
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• 1998

고체 추진제 로켓의 연소시에 발생되는 산화 알루미늄(A1$_2$O$_3$) 입자는 로켓 추진 노즐에서 팽창과정의 효율을 저하시키는 요소가 되며, 이러한 비효율성은 연소 가스와 입자간의 비평형 상태 효과와 기본적인 속도와 열적 차이에 의해서 발생된다고 보고되었다. 또한 연소시 발생된 산화 알루미늄 입자는 높은 열과 큰 운동량을 가지고 로켓 노즐 내부를 유동하게 되며, 매우 많은 량이 짧은 시간에 고온 고속으로 노즐 벽면이나 기타 구조물에 충돌 및 점착하기 때문에 로켓 노즐내의 표면이 손상을 입게 되고, 로켓의 방향 제어 및 조정 안정성이 저하되며, 구조적인 강도가 약화 될 수 있다. 또한 산화 알루미늄 액적들의 경우 노즐 벽면에 고착되게 되면 로켓의 중량 증가로 인해서 추력의 손실을 초래할 수 있다. 따라서 이러한 연소 부산물들의 운동 경로와 충돌 위치 및 표면에서의 충돌량과 그리고 충돌에 따른 마모량 및 점착 그리고 열전달 특성을 예측하는 것이 필수적이다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.21 no.5
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• pp.10-18
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• 2017

The problem of non-ideal detonation propagation velocities in heterogeneous hybrid mixtures is studied in the case of a high explosive with suspended fine aluminum (Al) particles. Since there exist difference in the time scales of the characteristic induction and combustion of High Explosives and solid particles, the process of energy release behind the leading shock front occurs over an extended period of time. The problem is analyzed by the theory of the mechanics of multiphase media with mass, momentum and heat exchanges between particles and gases. The numerical results match the available experimental results of heavily aluminized (5~25% Al weight) HMX explosive obtained previously.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.617-621
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• 2017

The performance characteristics of aluminized high explosive are considered by varying the aluminum(Al) concentration in a two-phase model. Since the time scales of the characteristic combustion process of high explosives and Al particles differ, the process of energy release behind the leading detonation wave front occurs over an extended period of time. Two cardinal observations are reported: a decrease in detonation velocity with an increase in Al concentration and a double front detonation (DFD) feature when anaerobic Al reaction occurs behind the front. In the current study, a series of confined rate sticks are considered for characterizing the performance of aluminized HMX with a maximum Al concentration of 50%. The simulated results are compared with the experimental data for 5%-25% concentrations.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.18-18
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• 1999

추진제의 비추력 및 밀도 등을 효과적으로 증진시키기 위해 알루미늄 분말의 함량을 높인 고 알루미늄 추진제가 로켓모터에 널리 사용되고 있다. 추진제 내 알루미늄 성분은 연소과정의 이상유동으로 인하여 로켓의 성능 및 내열설계에 많은 영향을 미칠 수 있다. 즉, 산화알루미늄 입자가 노즐 벽면에 달라붙어 추력의 손실을 가져오기도 하고 노즐 입구에 침적되어 내열재의 삭마가 과다해져 최악의 경우 모터의 파손을 일으켜 임무수행에 실패를 초래할 수도 있다.