Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.10
no.3
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pp.41-47
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2006
Effects of mean flow and nozzle damping on acoustic tuning of a gas-liquid scheme coaxial injector are investigated numerically adopting a linear acoustic analysis. The injector plays a role as a half-wave acoustic resonator for acoustic damping in a combustion chamber of a liquid rocket engine. As Mach number of mean flow in a chamber increases, the resonant frequency of the first tangential mode decreases slightly and the optimum injector tuning length varies negligibly. Nozzle damping affects neither the resonant frequency nor the optimum length. From these numerical results, effects of mean flow and nozzle damping on acoustic tuning of a resonator are negligible. As open area of the injectors increases, the acoustic amplitude decreases, but new injector-coupled modes appear.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.16
no.1
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pp.36-44
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2012
Multi-injector rocket engine using high-concentrated hydrogen peroxide and kerosene was designed and manufactured. Design requirements of a rocket engine were determined and main geometrical parameters of rocket engine were determined on the basis of fundament. Six coaxial swirl injectors were mounted on the multi-injector engine. Flow analysis in the hydrogen peroxide manifold was performed to minimize stagnation and recirculation zones. Finally, the optimized hydrogen peroxide manifold was manufactured and cold flow test was carried out to confirm mass flow rate per uni-element, spray pattern and atomization characteristics. The results of cold flow test showed that the mixing head design process was successful and enough to use as a essential database for the development of a full-scale engine.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.15
no.5
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pp.10-18
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2011
A new film cooling method to protect the pylon injector from aerodynamic heating for a scramjet combustor is proposed and verified with numerical methods. The conditions for the Mach 8 flight at an altitude of 35km are considered. Air is considered as a coolant. Three-dimensional Navier-Stokes equations with $k-{\omega}$ SST turbulence model are used. A downward injection of coolant from the top of the pylon gives higher cooling effects with less mass flow rate of coolant than the upward coolant injection from bottom of the pylon. Also, the downward injection shows little flow separation due to the favorable pressure gradient and does not disturb the flowfields near pylon injector, which results in reduction of pressure losses.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2006.05a
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pp.135-140
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2006
In the experimental study of $N_2$ purge cold flow test of impinging(FOOF) injector for determining of instability region, the whistling sound which has a specific frequency is generated. The frequency of whistling is proportional to the gas flow velocity in part of the oxidizer orifice and due to the coupling of the vibrating gas column and the natural frequency of pipe-orifice shape, the discontinuous jumping phenomena arises. The whistling phenomena have no effect on the combustion instability. Compared the damping factor of 1T1L mode with the hot fire test, the instability region of $N_2$ purge cold flow test is very much like that. It means that flow instability by impinging or mixing of jet is the main reason of combustion instability of impinging injector(FOOF) in the hot firing test.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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1999.04a
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pp.2-2
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1999
액체추진제 로켓엔진에서 분사기의 미립화 및 혼합 특성과 그에 따른 연소 특성은 성능과 안정성을 결정하는 중요한 파라미터이며 분사기는 제한된 설계 조건하에서 최대의 열방출율을 발휘하도록 설계되어야 한다. 여기서 연소효율은 연료와 산화제의 혼합특성과 충돌 분무의 미립화의 정도에 의해 결정되므로 충돌 분무 유동성의 혼합, 미립화 특성과 이에 따른 인조성능 특성을 명확하게 밝힘으로써 최대 엔진성능을 위한 설계가 가능하게 된다. 분사기의 설계에는 분사요소형태, 분사공의 형상 및 유동시스템 등이 포함되며 특히 분사요소 형태의 선택에는 추진제, 연소실냉각방법, 연소실 형상, 자동조건 및 엔진의 수명 등이 중요한 제한조건으로 고려된다. 이런 형태의 분사 요소들 중, 충돌형 분사기는 저장성 추진제를 사용하는 중, 저추력의 액체추진제 로켓엔진에 주로 사용된다. 이 분사형태는 미립화 성능이 높지 않고, 분사공 직경 및 운동량비에 따른 혼합성능이 만감하며 blow apart 등에 의한 열부하 혹은 안정성에 대한 문제가 있으나 양호한 혼합효율, 신뢰성과 제작의 용이함으로 인하여 광범위하게 사용된다.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.47
no.3
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pp.204-211
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2019
The analysis on two-phase flow in a Lean Direct Injection(LDI) combustor has been investigated. Linearized Instability Sheet Atomization(LISA) and Aerodynamically Progressed Taylor Analogy Breakup(APTAB) breakup models are applied to simulate the droplet breakup process in hollow-cone spray. Breakup model is validated by comparing penetration length and Sauter Mean Diameter(SMD) of the experiment and simulation. In the LDI combustor, Precessing Vortex Core(PVC) is developed by swirling flow and most droplets are atomized along the PVC. It has been confirmed that all droplets have Stokes number less than 1.0.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.33
no.9
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pp.722-727
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2009
The effect of the intake flow on the spray structure of a high pressure 11-hole fuel injector were examined in a single cylinder optical direct injection spark ignition (DISI) engine. The effects of injection timing and in-cylinder charge motion were investigated using the 2-dimensional Mie scattering technique. It was confirmed that in the homogeneous charge mode, the in-cylinder swirl charge motion played a major role in the fuel spray distribution during the induction stroke rather than the tumble flow. But, in the stratified charge mode, the effect of the in-cylinder charge was not so large that the injected spray pattern was nearly maintained and the increase of in-cylinder pressure by the upward moving piston reduced the fuel spray penetration.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.43
no.10
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pp.868-874
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2015
Thrust variation is an essential parameter in a space mission such as landing on an atmosphereless planet or docking a spacecraft. In order to achieve the thrust variation control, using throttleable injector is a representative and general method. A dual-manifold injector, one of throttleable injectors, was used to control mass flow rate. Five kinds of injectors were designed and investigated in order to compare the spray characteristics of the dual-manifold injector with various tangential entries. Spray angles and patterns were measured to determine external flow characteristics and film thicknesses were measured in order to investigate the internal flow patterns.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2002.04a
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pp.61-61
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2002
스크램 제트 엔진의 설계에서 초음속으로 유입된 공기의 짧은 잔류시간으로 인한 연료-공기의 혼합은 가장 중요하며 해결하기 힘든 문제이다. 전헝적인 비행 조건에서 흡입 공기가 극초음속 비행기 엔진 내에서 잔류하는 시간의 단위는 1 ms 정도이어서 짧은 시간 동안 연료와 공기는 효율적으로 혼합되어야 하며, 최대의 추진력을 얻기 위하여 과도한 공력저항없이 연소 가능한 연료-공기 혼합기를 생성시킬 수 있는 효율적인 연료-공기의 혼합 방법이 요구된다. 현재까지 가장 많이 연구되어 온 혼합 방법은 엔진 입구로 들어오는 공기 유동에 수직 방향으로 연료를 분사하는 것으로 이 방법은 연료 유동 방향과 공기 유동 방향이 수직이기 때문에 추력 손실이 생기는 단점을 갖고 있지만, 초음속으로 유입되는 공기에 수직으로 연료를 분사하게되면 분사 위치 앞에 궁형 충격파가 생겨서 감속되어 유동이 회전하는 재순환영역이 생기고 연료의 혼합이 잘 이루어지는 장점이 있다.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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1999.10a
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pp.2-2
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1999
본 연구에서는 액체 로켓용 추진제 분사기로 많이 활용되는 충돌형 분사기중에서 2중 충돌(F-O-O-F)형 분사기에 대한 미립화 특성을 파악하였다. 액적의 크기를 측정하기 위하여 위상/도플러 입자분석기를 사용하였으며, 모의 추진제로 물을 사용하였다. 모의 추진제의 운동량비와 압력 강하량 변화에 따른 2중 충돌(F-O-O-F)형 분사기의 미립화 특성과 크기분포에 대하여 고찰하였다. 분사기 면으로부터 100mm 떨어진 단면에서 산화제/연료의 운동량비가 MR=1.19에서 MR=6.48까지 증가함에 따라 액적크기(SMD)는 감소하였으며, 액적크기(SMD)가 운동량비(MR)에 대하여 SMD= 193.480+15.687MR-5.036M$R^2$+0.415MR$^3$와 같은 관계식에 근사되었다 또한, 연료와 산화제의 압력강하량이 증가할수록 액적크기(SMD)가 감소하였다. 충돌 분무유동장의 액적크기 분포는 Rosin-Rammler 분포함수와 Upper-limit분포함수 모두에 대하여 잘 일치하고 있다. 본 연구의 결과는 액체 로켓용 충돌형 분사기의 초기 설계단계에서 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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