• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.625-630
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• 2014

연료전지의 성능을 결정짓는 가장 중요한 변수 중의 하나는 각 스택의 채널에 얼마나 균일하게 연료를 공급할 수 있느냐이다. 본 연구에서는 네 가지의 모델을 사용하여 연료전지 매니폴드 형상에 따른 최적 설계를 수행하였다. 위 네 가지 모델은 각기 다른 기하학적 형상을 가지며 Edison CFD를 이용하여 형상 내의 유동을 비교하였다. 초기 모델에서는, 입구부에서 매니폴드로 유입되는 유동의 확산이 잘 일어나지 않아 각 채널의 질량유량이 불균일한 분포를 보였으며 특히 속도가 빠른 중심 영역의 채널에 많은 연료가 유입되었다. 이를 위한 디퓨져 모델링이 제안되었으며 실속이 최소한도로 발생할 때 채널당 질량유량이 가장 균일하다고 가정하였다. 이를 위해 다양한 디퓨져 각을 가진 모델을 사용했고, 이론상으로 실속이 발생하지 않는 형상에서 가장 균일한 분포를 보임을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권3호
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• pp.22-30
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• 2011

추력변화를 위한 방법에는 여러 가지가 있는데, 고압력 강하 시스템, 이중 매니폴드 분사기, 가스 분사, 다중 챔버, 펄스 추력, 움직이는 분사기 구성요소 등이 있다. 이 중에서 이중 매니폴드 분사기의 경우에는 하나의 분사기 구조에 서로 다른 두 개의 매니폴드를 가지는 분사기를 결합하는 방식의 분사기인데, 각 분사기는 각각의 연료 공급시스템을 독립적으로 가지고 있어 각 매니폴드마다 독립적으로 유량을 조절 할 수 있다. 본 논문에서는 이중 매니폴드 분사기를 사용하여 넓은 추력범위에서 연료분사의 안정성을 판단하기 위하여 각 매니폴드의 접선방향 유입구 넓이의 비와 분사압력에 따라 분사 형상을 측정하고, 분사기 오리피스 끝단에서 액막 두께를 측정하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.145-148
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• 2009

연료 과농 가스발생기의 연소시험이 파워팩 환경에서 수행되었다. 가스발생기는 파워팩 환경에서 특성 길이 증가로 인해 축 방향 연소 불안정에 취약하다. 가스발생기 후단에 압력 강하를 위해 삽입한 오리피스는 축 방향 연소 안정성을 향상시켜주는 것으로 확인되었다. 연소실과 추진제 매니폴드에서 측정한 압력 섭동의 세기는 연소실 압력의 제곱에 비례하여 증가하였다. 특히 연료 매니폴드 내의 압력 섭동이 산화제 매니폴드 또는 연소실 압력 섭동보다 약 2배 이상 크게 발생하였다. 주파수 분석 결과, 연료 매니폴드 압력 섭동은 비선형적인 특성을 내포하고 있는 것으로 파악되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1140-1147
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• 2009

펌프공급방식 액체로켓엔진 가스발생기의 매니폴드를 대상으로, 연료 및 산화제의 유량 균일성을 파악하기 위하여 유동해석을 수행하였다. 3가지의 연료링과 3가지의 분사기 헤드 형상에 대하여 유동해석을 수행함으로써, 유량균일성을 검토하였다. 이를 통해 최적의 유량균일성을 가지는 연료링과 분사기 헤드의 형상을 결정하였다. 또한 분사기 출구에서의 혼합비 분포를 유동해석 결과로부터 도출하였다. 이를 통하여, 연료와 산화제 모두 유량균일성이 우수한 형상을 결정할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.92-100
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• 2005

로켓엔진 연소기의 분사면 냉각성능을 개선하기 위한 연료 매니폴드의 최적형상을 제시하였다. 매니폴드의 형상은 분사균일성을 최대한 유지하면서 분사면 중심의 냉각성능을 높일 수 있어야 한다. 이를 위하여 7가지 후보 형상에 대하여 냉각성능을 비교한 결과 분사기 2-3열과 9-10열 사이에 분리판이 설치된 형상이 최적인 것으로 판단되었다. 분사균일성은 설계원형과 유사한 수준이며 분사면의 최고온도는 27$\%$ 감소하였다. 또한 매니폴드의 형상 변화에 의한 추가적인 압력강하는 거의 없을 것으로 예측되었다.

• 항공우주기술
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• 제1권2호
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• pp.113-122
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• 2002

3단형 과학로켓의 주엔진 추진제의 분사균일성에 대하여 수치해석을 수행하고 설계 개선안을 도출하였다. 분사기 유로는 동일한 압력강하를 가지는 다공성 매질로 처리하였다. 산화제와 연료 모두 공급 유로의 반대쪽에서 분사속도가 높은 것으로 예측되었으며 이는 유동정체에 따른 정압 상승에 기인한다. 산화제 매니폴드 내부의 수직분리판에 유로를 구성함으로써 매니폴드 중심과 외곽에서의 분사균일성을 향상시킬 수 있었다. 산화제 공급유로가 경사를 가지더라도 분사균일성과 압력손실에 미치는 영향은 거의 없었다. 또한 산화제/ 연료에 대한 분사속도로부터 혼합비의 분포를 예측하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.130-134
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• 2006

분사면 냉각성능을 개선하기 위한 액체로켓 엔진 연료 매니폴드내의 분리판 설치에 따른 분사균일성 변화를 관찰하였다. 3차원 전산유동해석으로 5개 후보 설계에 대하여 분사균일성을 비교하였으며 최적설계에 대하여 측정결과와 비교함으로써 해석방법을 검증하였다. case I과 II는 매니폴드로 공급되는 유량 전체가 분리판 아래로만 흘러 유속이 크게 증가한다. 하지만 분리판이 끝나는 지점에서의 유속변화와 분사면 중심에서의 유량의 집중으로 분사균일성이 크게 저하된다. 이에 비해 분리판이 입구에서 떨어져 장착된 case III와 IV는 유동이 분리판 위, 아래로 흐를 수 있어 유량집중이 완화되므로 균일한 분사특성을 가진다. 비교한 5가지 설계 중 냉각성능과 분사균일성 측면에서 case IV가 최적으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.320-323
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• 2006

A numerical study is made of a manifold and bipolar plate in polymer electrolyte fuel cells, the aim of the present study is to describe the characteristics of flow pattern In manifold and bipolar plate. The present work shows that the flow pattern in the bipolar plate is affected by the penetration flow through GDL characterized by clamping pressure and GDL intrusion in to a channel area. Manifold geometry also affects the flow distribution. The recirculation flow by bent duct destroy even distribution In manifold, the present work shows that corner rounding can improve the manifold performance.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.47-54
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• 2022

In this study, we performed numerical analysis for 1 kWe SOFC stack of internal manifold types according to the different manifold sizes to verify the influence of the flow uniformity into each cell. To simulate the flow phenomena in the stack, the continuity and momentum conservation equations including the standard k-𝜺 turbulent model for the steady-state conditions were applied. From the calculation results, we verified that the pressure drop from inlet pipes to outlet pipes decreased to a log scale as the manifold size increased in the internal manifold types. Also, we found that the flow uniformity increased on an exponential scale as the manifold size increased. In addition, the calculation results showed that the flow uniformity gradually improved as the fuel and oxygen utilization increased.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.11-19
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• 2012

The main function of fuel cell manifold is to render reactants distribution as uniform as possible into a fuel cell stack. The purpose of this study is to numerically investigate the effects of stack manifold design on reactants distribution within a fuel cell stack. Four manifold designs with different manifold entrance shapes (expansion or diffuser) and different values of the extra width between the cell outer channel and manifold side wall are considered and applied to the fuel cell stack consisting of 50 cells. Since the fuel cell stack geometry involves several millions of grid points for numerical calculations, a parallel computing methodology is employed to substantially reduce the computational time and overcome the memory requirement. The numerical simulations are carried out and calculated results clearly demonstrate that both the manifold entrance shape and extra width have a substantial influence on manifold performance, controlling the degree of flow separation and entrance length for fully developed flow in the manifold channel. Finally, we suggest the optimum design of fuel cell manifold based on the simulation results.