• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2008.03b
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• pp.272-275
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• 2008

One of the important operating factors for the air-fuel pre-mixed conditions in an HCCI engine is an in-cylinder flow. In this study, unsteady in-cylinder air flow characteristics in a diesel engine as a reference engine of an HCCI engine development were numerically analysed. Unsteady flow analyses were conducted with the combination of 3 intake port inlets, then the in-cylinder air flow distribution and swirl ratio results from a case were compared with the results from the other cases.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2015.03a
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• pp.612-617
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• 2015

초음속 흡입구는 고속 비행에서 발생하는 충격파를 이용하여 제트엔진 내부에 유입되는 공기를 압축시키는 구조로써 주로 램제트와 스크램제트 엔진에 적용되어 연구개발이 진행되어 왔으며 현재는 미사일의 추진체 개발에도 응용되고 있다. 초음속 영역에서의 흡입구는 cone 모양의 스파이크 구조를 통해 경사충격파가 생성되어 외부에서의 공기압축을 먼저 거치게 된다. 본 연구에서는 EDISON CFD를 이용하여 외부압축 초음속 흡입구 주위의 공기유동을 해석하고 Cubbison, R.W.의 풍동실험 결과와 비교 분석하였다. 초음속 흡입구 주위의 유동을 2D 축대칭 압축성 유동으로 가정하고 EDISON CFD의 2D_Comp_P 솔버를 사용하여 수치해석을 수행하였다.

• 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.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.43 no.2
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• pp.109-117
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• 2015

Aircraft needs an inlet duct to supply the airflow to engine face. A fighter aircraft that requires low radar observability has to hide the engine face in the fuselage to reduce the Radar Cross Section(RCS). Therefore, the flow path of the inlet duct is changed into S-shape. The performance of the aircraft engine is known to be influenced by the shape and the centerline curvature of the S-Duct. In this study, CFD analysis of the RAE M 2129 S-Duct has been performed to investigate the influence of aspect ratio of inlet geometry. The performance of the S-Duct is evaluated in terms of the distortion coefficient. To simulate the flow under adverse pressure gradient better, $k-{\omega}SST$ turbulence model is employed. The computational results are validated with the ARA experimental data. The secondary flow and the flow separation are observed for all computational cases, while the semi-circular geometry has been found to produce the best results.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.45 no.9
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• pp.766-774
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• 2017

When a plume flow exhausted from a lunar lander descent engine impinges on the lunar surface, regolith particles on the lunar surface will be dispersed due to a plume-surface interaction. If the dispersed particles collide with the lunar lander, some adverse effects such as a performance degradation can be caused. Thus, this study tried to predict the plume flow behaviors using the CFD methods. A nozzle inside region was analyzed by a continuum flow model based on the Navier-Stokes equations while the plume behaviors of the outside nozzle was performed by comparing and analyzing the individual results using the continuum flow model and the DSMC method. As a result, it was possible to establish an optimum procedure of the plume analysis for the lunar lander descent engine in the vacuum condition. In the future, it is expected to utilize the present results for the development of the Korean lunar lander.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.12
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• pp.1017-1026
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• 2014

A multi-perforated tube is generally installed between the muffler inlet and in front of selective catalytic reduction (SCR) catalysts in the integrated urea-SCR muffler system in order to disperse the urea-water solution spray uniformly and to make better use of the SCR catalyst, which would result in an increase nitrogen oxide ($NO_x$) reduction efficiency and a decrease in the ammonia slip. The effects of the multi-perforated tube orifice area ratios on the internal flow characteristics were investigated analytically by using a general-purpose commercial software package. From the results, it was clarified that the multi-perforated tube geometry sensitively affected the generation of the bulk swirling motion inside the plenum chamber set in front of the SCR catalyst and to the uniformity index of the velocity distribution produced at the inlet of the catalyst. To verify the analytical results, engine tests were carried out in the ESC and ETC modes. Results of these tests indicated that the larger flow model in the longitudinal direction showed the highest NOx reduction efficiency, which was a good agreement with the analytical results.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.14 no.2
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• pp.10-18
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• 2010

Scramjet engine is one of the core parts of hypersonic vehicle of next generation and being investigated by many countries. Korea Aerospace Research Institute performed a ground test of the model scramjet engine S1 in 2007. And, S2 model which is improved from S1 model in engine startability and thrust was tested with HIEST (High Enthalpy Shock Tunnel) at Kakuda Space Center of JAXA. Design condition of S2 model was Mach 6.7, however, it was tested at Mach 7.7 as an off-design condition test. As a test result, flow separation was found at the inside of the intake, but the engine showed stable combustion pressure distribution. Furthermore, compared to other test models, S2 model showed a good performance value in thrust and specific impulse.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.12
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• pp.848-855
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• 2019

Eco-friendly gas turbine combustors are getting attention due to emission regulations. Swirler is important design factor for flame stability and flashback inside the combustor. Design methods of the axial swirler and the radial swirler were discussed and the suitability of the swirl number calculation considering the geometric design variables and the flow loss was examined in the radial swirl for gas turbine combustor. The swirl number of flow was calculated by computational fluid dynamics and compared with swirl number according to each design method.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.05a
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• pp.281-284
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• 2008

The flow of combustor in scramjet engine is supersonic speed. So residence time and mixing ratio are very important factors for efficient combustion. This study used open cavity on fuel/air mixing model and laser schlieren was carried out to investigate flow characteristics around a jet orifice and a cavity. A source of illumination has 10 ns endurance time so it can observe unsteady flow characteristics efficiently. Pressure was measured by varying momentum flux ratio. And the change of critical ignition point was observed to change of momentum flux ratio.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.13 no.4
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• pp.9-15
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• 2009

The flow of combustor in scramjet engine has supersonic speed so that the residence time and mixing ratio are very important factors for the efficient combustion. This study used open cavity(L/D=4.8) as a fuel/air mixing model. Laser schlieren visualization and pressure measurement were carried out to observe the flow characteristics around a jet orifice and a cavity at the time of fuel injection. As a result of 10ns laser schlieren, unsteady flow which was around the cavity could be observed effectively. Pressure was measured that momentum flux ratio(J) was changed. And the change of critical ignition point could be observed by the momentum flux ratio changed.