• 한국추진공학회지
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• 제14권2호
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• pp.1-9
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• 2010

난류 유동장으로 분사되는 액체 제트의 액주 분열과 액적 미립화 현상에 관한 LES를 수행하였다. 기체상태의 공기 유동해석에 Eulerian 해법을 사용하고, 액적 추적을 위하여 Lagrangian 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동(two phase flow) 해석을 수행하였다. 액적 분열 과정 모사에 blob-KH 분열 모델을 적용하여 액주와 액적의 분열이 관찰되었다. 일정한 공기 유동 조건에서 액체 분사 속도 변화를 통한 액체-기체 운동량 플럭스 비의 변화에 따른 액체 제트의 침투깊이를 조사하였으며 실험결과와 유사함을 알 수 있었다. 분사 제트의 분열에 따라 유동장에 존재하는 액적의 분포를 Sauter 평균 입경(SMD)의 분석을 통해 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.267-273
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• 2004

본 논문에서는 강한 압력파동에 구속된 액체 추진제 연소응답의 지배인자를 규명하고 비정상 거동 특성을 평가한다. 외부 압력섭동에 의해 교란된 탄화수소 계열 액체 추진제의 비정상 거동을 수치계산하고 연소응답의 관점에서 분석한다. 2상 사이의 평형을 고려한 1차원 액적기화 모델을 적용하고 압력파동은 인위적인 조화함수식으로 설정한다 외부 기상의 압력과 온도, 액적의 초기 직경과 내부온도, 외부 압력파동의 진폭과 구동 주파수 등 액체 로켓의 주요 설계인자 및 작동변수의 영향을 고찰한다. 본 연구를 통해 외부 압력파동의 구동 주파수와 외부 기상압력은 연소응답의 크기와 위상을 결정하는 지배인자임이 규명된 반면 외부 기상온도, 액적의 초기 직경과 외부온도 및 압력파동의 진폭 등은 연소응답과 약한 상관관계를 갖거나 그 영향이 미미하다. 기화열 섭동의 위상 및 액적표면과 내부의 파동에너지 전파특성이 연소응답의 크기와 위상을 결정한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제21회 추계학술대회 논문집
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• pp.157-163
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• 2003

A systematic numerical experiment has been conducted to study droplet gasification in high pressure environments with pressure oscillations. The general frame of previous rigorous model[1] is retained but tailored for flash equilibrium calculation of vapor-liquid interfacial thermodynamics. Time-dependent conservation equations of mass, momentum, energy, and species concentrations are formulated in axisymmetric coordinate system for both the droplet interior and ambient gases. In addition, a unified property evaluation scheme based on the fundamental equation of state and empirical methods are used to find fluid thermophysical properties over the entire thermodynamic domain of interest. The governing equations with appropriate physical boundary conditions are numerically time integrated using an implicit finite-difference method with a dual time-stepping technique. A series of calculation have been carried out to investigate the gasification of an isolated n-pentane droplet in a nitrogen gas environment over a wide range of ambient pressures and frequencies. Results show that the mean pressures and frequencies of the ambient gas have strong influences on the characteristics of the droplet gasification. The amplitude of the response increases with increasing pressure, and the magnitude of the vaporization response increases with the frequency.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.127-132
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• 2003

A study of high-pressure n-heptane droplet vaporization is conducted with emphasis placed on equilibrium at vapor-liquid interface. General frame of previous rigorous model[1] is retained but tailored for flash equilibrium calculation of vapor-liquid interfacial thermodynamics. The model is based on complete time-dependent conservation equations with a full account of variable properties and vapor-liquid interfacial thermodynamics. The influences of high-pressure phenomena, including ambient gas solubility, thermodynamic non-ideality, and property variation on the droplet evaporation are investigated. The governing equations and associated moving interfacial boundary conditions are solved numerically using a implicit scheme with the preconditioning method and the dual time integration technique. And a parametric study of entire droplet vaporization history as a function of ambient pressure, temperature has been conducted. Some computational results are compared with Sato's experimental data for the validation of calculations. For low ambient temperatures, the droplet lifetime first increases with pressures, then decreases for high pressures. For higher ambient temperatures, the droplet lifetime increase with less amplitude than that of low ambient temperatures, which then decreases with more amplitude than that of low temperatures. The solubility of nitrogen can not be neglected in the high pressure and it becomes higher as the pressure goes up.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권10호
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• pp.1279-1287
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• 2004

The vaporization characteristics of a liquid heptane droplet in a supercritical nitrogen flow are numerically studied. The transient conservation equations of mass, momentum, energy, and species are expressed in an axisymmetric coordinate system. The governing equations are solved time marching method with preconditioning scheme. The modified Soave-Redlich-Kwong equation of state is employed for taking account of real gas effects such as thermodynamic non-ideality and transport anomaly. Changing the convective velocity and ambient pressure, several parametric studies are conducted. The numerical results show that the two parameters, Reynolds number and dimensionless combined parameter(${\mu}$s/${\mu}$d)(equation omitted), have influence on supercritical droplet vaporization.

• 한국분무공학회지
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• 제3권3호
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• pp.1-13
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• 1998

In this study, an experimental study was performed to investigate the breakup mechanism of vaporizing droplet. A well-controlled experimental apparatus was used to study breakup mechanisms of a monodisperse stream of drops injected into a transverse high temperature and velocity air stream. The experiments gave information$ about the microscopic structure of the liquid drop breakup process, drop breakup regimes, and drop trajectories in high temperature flow region. The breakup time, drop acceleration and wavelength of surface instability wave were measured from a high-magnification and double spark photography. The two instability theories, i.e., Kelvin-Helmholtz instability and Rayleigh-Taylor instability, were estimated by comparing the calculated data with the measurements. The results showed that the breakup time in high temperature flow condition is shortened because the surface tension is decreased by the increase of gas temperature.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2017년도 추계학술발표회
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• pp.263-263
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• 2017

• 한국항공우주학회지
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• 제40권10호
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• pp.862-871
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• 2012

96% 과산화수소와 케로신을 추진제로 사용하는 500 N 급 로켓엔진에 대하여 추진제의 분무, 기화, 혼합, 연소를 포함하는 수치해석을 수행하였다. 1/6 조각의 연소실을 격자로 생성하였으며, 세 가지 종류의 액체상 추진제(케로신, 과산화수소, 물)가 속이 빈 콘 형태로 공급되는 분무를 모사하였고, Rosin-Rammler 함수에 따른 액적크기 분포를 가정하였으며, 연소 해석에는 와류소산모델을 사용하였다. 본 계산에서는 작은 연소실 크기, 그리고 과산화수소 및 물의 큰 잠열 및 비열로 인하여 평균 액적 크기 변화에 따라 큰 성능의 차이를 나타냈으며, 평균 액적 크기가 30 micron인 경우 가장 좋은 추진성능을 보여주었다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.1-7
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• 2014

친환경 추진제인 액체메탄을 연료로 사용하는 이원추진제 로켓엔진의 이론성능분석을 통해 엔진의 설계변수를 도출하였다. 엔진의 연소성능 예측을 위해 CEA를 활용한 화학평형해석을 수행하였으며, 추진제 혼합비 및 연소실 내부압력에 따른 연소성능 특성을 고찰하였다. 엔진의 특성길이 도출을 위해 1차원 액적기화모델을 적용하여 성능변수 변화에 따른 추진제의 기화시간을 계산하였으며, 지상연소 이론성능분석을 통해 메탄 이원추진제 로켓엔진의 설계제원을 제시하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.99-102
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• 2009

비정상 난류 유동장으로 분사되는 액체 제트의 액주 분열과 미립화 현상에 관한 LES를 수행하였다. 기체상태의 공기 유동 해석에 오일러리안 해법을 사용하고, 액적 추적을 위하여 라그랑지안 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동(two phase flow) 해석을 수행하였다. 액주의 1차 및 2차 분열이 관찰되었다. 일정한 속도로 유입되는 공기유동 중에 액체 분사 속도를 달리하여, 액체-기체 운동량 플럭스 비의 변화를 고려하여 액체 제트의 침투깊이를 조사하였으며 실험결과와 유사함을 알 수 있었다. 제트 후류에서 입자 평균직경에 대한 분석을 수행하였다.