• Fire Science and Engineering
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• v.31 no.5
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• pp.12-18
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• 2017

The present study has been conducted to predict the mass burning flux of methanol pool fire using liquid vaporization model in FDS and examine the effect of thermal properties of liquid fuel such as radiative fraction and mean absorption coefficient. A series of calculation for the pool diameter of 5 cm to 200 cm were performed and the size of computational domain was determined by the scale of the pool diameter. The reference grid size was determined by the grid sensitivity analysis and the computational grids consisted of approximately 750,000 cells. For the methanol pool fire, the mass burning flux predicted by liquid vaporization model of FDS followed the trend of transient characteristics as a function of pool diameter and showed good agreement within measurement uncertainty range of previous studies. The mass burning flux increased with increasing the radiative fraction and the mean absorption coefficient greatly affected on relatively small pool diameter.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.9 no.3
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• pp.133-144
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• 2005

Enhancements to propellants provide an opportunity to either increase performance of an existing launch vehicle. One of the promising technologies is the use of densified cryogenic propellants such as liquid hydrogen and liquid oxygen. The main advantage of densified cryogenic propellants is the increase in propellant mass fraction. Increased propellant mass fraction means increased payload mass to orbit. This paper reviews the basic principles and current technology trends for cryogenic propellant densification technologies. Several promising densification methods are presented focused on liquid oxygen densification. Engine and vehicle performance analyses are also presented to quantify the potential performance benefits of densified propellants in an overall system. And suggestions of application scheme for satellite launch vehicle is made.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.31-34
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• 2012

Numerical simulations of the steady and unsteady state were conducted for a coaxial swirl injector with Kerosene fuel. Non-premixed equilibrium model based on chemical equilibrium assumption was used as turbulence-chemistry interaction model. As an equations of state, SRK(Soave-Redlich-Kwong) EOS was applied to deal with the behavior of real fluid in a high pressure condition. Through the steady and unsteady computations, mean values of steady and time-averaged unsteady state were compared on the temperature and OH mass fraction and it was shown that the flame structure of steady state was different to that of time-averaged unsteady state.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.9
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• pp.817-824
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• 2010

An improved spray model of a pressure-swirl atomizer was developed and the grid dependency of the model was investigated. Since the Lagrangian-Eulerian approach was adopted for tracking droplets, very small grids could not be used. However, in order to detect swirl flow accurately, small grids were needed because of the consideration of swirl injection. In order to overcome these limitations, numerical studies were performed by using various grids with cell sizes ranging from 10.0 $\times$ 10 mm to 0.625 $\times$ 0.625 mm. From these calculated results, it was observed that the most efficient grid cell size was 1.25 $\times$ 1.25 mm.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.31 no.10
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• pp.933-940
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• 2009

To evaluate characteristics in spray flame, laminar counterflow is investigated on the effects of equivalence ratio and fuel by a two-dimensional DNS (direct numerical simulation). For the gaseous phase, Eulerian mass, momentum, energy, and species conservation equations are solved. For the disperse phase, all individual droplets are calculated by the Lagrangian method without the parcel model. n-Decane ($C_{10}H_{22}$) and n-heptane ($C_7H_{16}$) is used as a liquid spray fuel, and a one-step global reaction is employed for the combustion reaction model. As equivalence ratio increases, the fuel ignites early and the high temperature region spreads wider. The peak value of temperature, however, tends to once increase and then decreases with increasing equivalence ratio. The decrease in the peak value of temperature for the higher equivalence ratio condition is caused by the cooling effect associated with droplet group combustion. Since the evaporation of n-heptane is early, the high temperature region spreads wider than ndecane, but the peak values of temperature for both n-heptane and n-decane is almost same.