• 한국항공우주학회지
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• 제32권10호
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• pp.102-111
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• 2004

본 논문에서는 와류분사기를 가진 액체로켓엔진용 축소형 연소기의 설계/제작/시험에 대해 기술하였다. 와류분사기는 내부에 액체산소 외부에 케로신을 공급하여 노즐 외부에서 혼합하는 구조를 가지고 있다. 축소형 연소기는 분사기 헤드, 삭마 냉각방식의 내열재 연소실 그리고 물냉각 노즐로 구성되어 있다. 분사기 헤드는 18 개의 주 분사기, 하나의 중앙 분사기, 연료 메니폴드, 산화제 메니폴드 그리고 추진제 분배기 등으로 구성되어 있다. 축소형 연소기 제작 후 수류시험 및 점화시험을 거쳐 설계점 및 탈설계점에서의 연소시험을 성공적으로 수행하였다. 연소시험결과 분사기 차압은 수류시험시의 값과 비슷하였고 연소효율은 목표치보다 높게 나왔으며, 정상연소시 동압의 진폭은 규격조건을 만족하였고 고주파 연소 불안정은 발생하지 않았다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권6호
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• pp.28-38
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• 2019

액체로켓엔진용 동축 와류형 분사기에서의 화염 구조와 연소 동특성간의 관계를 파악하기 위해 기체메탄과 기체산소를 사용하여 연소실험을 수행하였다. 리세스 길이/오리피스 직경과 같은 분사기 형상과 당량비/산화제 질량유량과 같은 유동조건을 변화시키며, CH* 라디칼과 압력섭동을 동시에 측정하였다. 분사기 형상은 추진제 유속과 혼합에 영향을 주기 때문에 이에 따른 화염 구조의 변화를 알 수 있었다. 주파수 분석 결과 유동조건과 분사기 형상에 따라 연소 동특성이 변화하였으며, 특정 리세스 길이/유동조건에서 연소불안정이 발생함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권1호
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• pp.24-33
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• 2020

본 연구에서는 액체로켓엔진용 동축 와류형 분사기의 연소불안정 특성을 파악하기 위해 기체 추진제를 이용한 모델 연소실험을 수행하였다. 연소실 공진 주파수와 분사기 혼합조건의 영향을 알아보고자, 연소실 길이, 분사기, 리세스 길이, 추진제 혼합비를 변경하면서 연소실 압력섭동을 측정하였다. 실험 결과, 각 실험조건에 따른 압력섭동 변화를 확인하였으며 안정성 매핑을 통해 연소안정성을 평가하였다. 그리고 연소실 길이와 리세스 길이 변화에 따라 종방향 모드 및 켈빈-헬름홀츠 불안정이 발생함을 발견하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권2호
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• pp.1-12
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• 2019

액체로켓엔진에서의 추력조절을 위해 기체주입식 가변추력 방법에 대한 기초적인 연구를 수행하였다. 기체주입식 가변추력은 간단한 구조로 추력을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 밀도 감소에 비례하여 증가된 분사차압에 의해 미립화 성능 증가라는 장점을 갖는다. 본 연구에서는 기체주입식 와류형 분사기를 이용하여 액체 질량유량과 기체주입량의 변화에 따른 분무 불안정, 분무형상, 분무각, 분열 길이와 같은 분무특성을 살펴보았다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권5호
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• pp.1-9
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• 2017

초임계 환경에서 와류형 분사기의 극저온 질소 분무 동적 특성 분석을 위하여 3차원 LES 난류 모델을 적용하였다. 초임계 상태에서 질소의 상태량들을 정확하게 예측하기 위해 SRK 실기체 상태방정식을 사용하였고, 점성계수와 열전도도는 Chung의 고압 상태 혼합물에 대한 방정식, 그리고 확산 계수는 Fuller의 이론에 Takahashi의 보정식을 적용하였다. 질소 분무 결과, 분사기 내, 외부에서 유동장과 음향장 사이의 상호작용으로 복잡한 유동구조가 형성된다. 복잡한 유동 현상을 분석하기 위해 FFT, POD 그리고 DMD 기법을 적용하여 해석을 수행하였다. FFT 해석을 수행하여 분사기 내, 외부에서 나타나는 특정 주파수를 파악하였으며, POD와 DMD를 통해 각 주파수가 어떠한 유동 구조를 갖는지에 대한 연구를 수행하였다. 또한, DMD를 통해 각 주파수의 감쇠 계수를 파악하여 이를 실험 결과와 비교하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.259-264
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• 2004

성능이 우수한 액체로켓엔진 개발을 위해서 연소기 효율에 매우 큰 영향을 미치는 분사기 개발이 매우 중요하다 본 논문에서는 실물형 연소기 개발 전단계로 수행된 여러 가지의 축소형 연소기에 대한 설계 그리고 연소시험 결과에 대하여 논하였다. 충돌형 분사기 1종, 와류 딪힘형 분사기 1종, 와류분사기 혼합형 4종을 장착한 총 6종의 축소형 연소기를 제작하였다. 축소형 연소기의 연소시험은 대체로 성공적이었으며 연소 효율은 설계 목표치를 상회하였고 추진제 차압은 설계치와 비슷한 값이었으며 동압은 규제조건을 만족하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권12호
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• pp.41-47
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• 2006

액체로켓엔진 연소기는 연소성능 및 연소안정성 분야에 있어서 높은 신뢰도를 가져야 한다. 특히, 추진제의 분무와 혼합을 담당하는 분사기는 이러한 신뢰도를 결정짓는 중요한 요소이다. 본 연구는 모델 상사 기법을 이용하여 이중 와류 동축형 분사기의 연소안정성 특성을 평가하였다. 또한 연소안정성 증대를 위해 사용하는 배플의 경우 길이 및 간극 변화로부터 나타나는 효과를 검토하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권3호
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• pp.1-6
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• 2007

연소기의 성능 향상 연구를 위해 3톤급 고압 축소형 연소기를 설계 제작하였다. 이 연소기는 하드웨어의 열적 손상을 방지하기 위해 막 냉각 및 열차폐 코팅 그리고 축방향 물냉각이 적용된 연소실과 37개의 동축 와류형 분사기를 갖는 연소기 헤드로 구성된다. 연소시험은 막 냉각 유량변화에 따라 설계점에서 수행되었고 시험결과 막 냉각 유량의 증가는 연소성능의 감소를 가져오지만 비슷한 막 냉각 유량이 적용된 시험의 경우 막 냉각 유량을 제외한 주 분사기의 혼합비에 따라 연소성능이 결정됨을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.457-460
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• 2012

본 연구는 7톤급 연소기용 분사기 검증을 위한 축소형 연소기의 설계 및 제작에 관한 것이다. 7톤급 연소기의 헤드부는 90개의 동축 와류형 분사기로 구성되며, 연소실은 케로신 재생냉각 일체형 연소기이다. 7톤급 연소기에 적용할 분사기로 차압 및 리세스 수를 달리한 분사기를 설계하였다. 설계된 분사기를 실물형 연소기에 적용하기 전 축소형 연소기에 먼저 적용하여 분사기 작동성 및 성능검증을 하고자 한다. 축소형 연소기는 분사기 19개로 구성되며, 연소압력 70 bar, 총 추진제 유량은 4.3 kg/s, 혼합비는 2.45이다.

• 한국분무공학회지
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• 제22권4호
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• pp.159-168
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• 2017

Numerical studies on the spray characteristics of closed-type and open-type swirl injectors were conducted using ANSYS Fluent. By changing injection pressures, discharge coefficient and spray angle were calculated using the Reynolds stress BSL turbulent model. The numerical results were compared with previous experimental data to examine their accuracy. For a closed-type swirl injector, spray angles matched well with experimental results and discharge coefficients showed approximately 8% differences. On the contrary, discharge coefficients of an open-type swirl injector were similar with experimental result but its spray angles presented around 15% differences. Though the numerical results were not perfectly consistent with experimental data, it is thought that they could be sufficiently used for analyzing spray characteristics, specially which is hard to be measured from experiments. Numerical simulation with different turbulent models was also performed to examine their effects on the numerical results.