• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.17-17
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• 1999

충돌제트는 산업, 항공우주, 군사 분야 등 공학적으로 많은 분야에서 응용되고 있다. 산업분야에서 충돌제트는 설치가 간단하고 형태가 단순하면서도 열 및 물질 전달효과가 상당히 크기 때문에 고효율의 열전달 효과를 얻을 수 있다는 점에서 광범위하게 응용된다. 예를 들면 물체 표면의 부분냉각은 고온 금형의 급속 냉각, 가스터빈 깃의 냉각, 전자부품의 냉각 등에 이용되며 부분 가열에서는 제철, 제지 및 유리공업, 금형의 풀림 등에 폭 넓게 적용된다. 항공우주, 군사분야에서는 수직/단거리 이·착륙기(V/STOL)의 발진, 미사일 발사시스템, 다단 로켓의 분리, 우주공간에서의 도킹, 화염 편향기 등에 적용이 되며 대부분 평판이나 특수한 판의 형상에 과소 팽창제트가 충돌할 때 발생하는 현상에 대한 것이다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2002.10a
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• pp.23-27
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• 2002

천음속으로 비행하는 공기흡입유도탄의 경우, 비행거리 및 요구기동을 충족시키기 위해서는 추진제트에 의해 변화하는 기체 기미부의 압력항력을 정확히 예측하고 이 항력을 감소시키기 위한 기미부 형상설계는 매우 중요하며 필수적이다. 제트 Plume에 의한 기체 기미부 및 base의 압력분포에 따른 항력해석을 난류모델링을 고려한 수치해석 결과를 제시한다. Jet plume의 크기 및 배기가스 조건에 따른 항력변화, 및 기미부 형상에 따른 항력변화 그리고 천음속 마하수에 따른 결과 등을 제시한다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.603-609
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• 2014

차세대 제트 추진기관으로 주목받고 있는 스크램제트 엔진의 핵심은 연소기 내부에서의 성공적인 초음속 연소를 필요로 한다. 초음속 연소는 공기-연료 혼합(fuel-air mixing)의 정도에 따라 연소효율이 영향을 받게 된다. 공동형 화염 보염기(cavity flameholder)는 재순환 영역(recirculation zone)을 생성하여 연료 혼합의 효율을 높여 지속적인 초음속 연소가 진행될 수 있는 시간을 제공한다. 본 연구에서는 EDISON 전산유체역학 소프트웨어를 이용하여 공동형 화염 보염기를 지나는 초음속 유동의 재순환 영역과 전압력 변화에 대한 전산 해석을 수행하였다. 초기 형상을 생성하여 유동 해석을 수행한 후, 3개의 형상 변수에 대한 매개 변수 연구를 통하여 공동의 형상과 위치에 따른 재순환영역의 제어가 가능함을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.7
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• pp.729-738
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• 2010

The characteristics of lifted butane flames diluted with nitrogen have been investigated experimentally in order to elucidate the mechanism of individual flame oscillation modes. Flame oscillations in laminar free-jet lift-off flames are classified into the following five regimes: a stabilized lift-off regime (I), a heat-loss-induced oscillation (II), a buoyancy-induced oscillation along with a heat-loss-induced oscillation (III), a combined form of an oscillation prior to blow-out and a heat-loss-induced oscillation (IV), and a combination of an oscillation prior to blow-out and a buoyancy-induced oscillation along with a heat-loss-induced oscillation (V). The characterization of the individual flame oscillations modes are presented and discussed using Strouhal numbers and their relevant parameters by the analysis of the power spectrum for temporal variation of the lift-off height.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.46 no.2
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• pp.106-113
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• 2018

The Intense acoustic wave generated by the jet flame at the lift-off causes the vehicle to vibrate in the form of acoustic loads. The DSM-II(Distributing Source Method-II), which is a representative empirical acoustic loads prediction method, is a method of distributing a noise source along a jet flame axis and has advantages in calculation cost and accuracy. However, due to the limitation of the distributing method, there is a limit to accurately reflect the various launch pad configurations. In this study, acoustic loads prediction method which can freely distribute noise sources is studied. by introducing NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) modeling into empirical prediction method. For the verification of the newly introduced analytical technique of the NURBS, the acoustic loads prediction for the Epsilon rocket's low-noise launch pad shape was performed and the results of the analysis were compared with the existing prediction methods and experimental results.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.26 no.11
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• pp.1531-1541
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• 2002

The NOx emission characteristics of C$H_4$-Air coflow jet flames were numerically and experimentally investigated. NOx was measured using a chemiluminescent detection and calculated by the parabolic -type equation solver with a detatiled NOx chemistry. The fuel flow rate( $Q_{F}$), the diameter of mixture nozzle and the equivalence rate(Ф) were varied to discuss the EINOx of each flames at the various combustion conditions. The NOx emission index(EINOx) was introduced to quantify the NOx emission from the parametrically varied flames. The results show that Prompt EINOx increases on a logarithmic profile with increasing ${\Phi}$ and keeps nearly constant for the variation of $Q_{F}$. Thermal EINOx reaches the maximum value at around ${\Phi}$ =1.5 and then slowly decrease for ${\Phi}$ >1.5. In addition, Thermal EINOx increases with increasing $Q_{F}$, but nearly indifferent to the variation of the mixture nozzle diameter. Total EINOx also shows a peak at around ${\Phi}$ =1.5, followed by a relatively sharp decrease for 1.5< ${\Phi}$ <2.5 and increase slowly for 2.5 < ${\Phi}$ < $\infty$ The present Total EINOx trend is well explained by a combination of above Thermal and Prompt EINOx trend with the variation of ${\Phi}$ n of ${\Phi}$.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.5
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• pp.70-79
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• 2013

The isothermal flow structure and mixing characteristics of a hybrid/dual swirl jet combustor for micro-gas turbine (MGT) were numerically investigated. Location of pilot burner, swirl angle and direction were varied as main parameters with the identical thermal load. As a result, the variations in location of pilot nozzle, swirl angle and direction resulted in the significant change in turbulent flow field near burner exit, in particular, center toroidal recirculation zone (CTRZ) as well as turbulent intensity, and thus the flame stability and emission performance might be significantly changed. With the comparison of experimental results, the case of swirl angle $45^{\circ}$ and co-swirl flow including optimum location of pilot burner were chosen in terms of the flame stability and emissions for the development of hybrid/dual swirl jet combustor.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.4
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• pp.399-408
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• 2010

The characteristics of lifted laminar propane flames diluted with nitrogen have been investigated experimentally to elucidate self-excitation and the effects of flame curvature. Flame oscillation modes are classified as follows: oscillation induced by heat loss, a combination of oscillations induced by heat loss and buoyancy, and a combination of the oscillations induced by heat loss and diffusive thermal instability. It is shown that the oscillation induced only by heat loss is not relevant to the diffusive thermal instability and hydrodynamic instability caused by buoyancy; this oscillation is observed under all lift-off flame conditions irrespective of the fuel Lewis number. These experimental evidences are displayed through the analysis of the power spectrum for the temporal variation of lift-off height. The possible mechanism of the oscillation induced by heat loss is also discussed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.161-161
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• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.28 no.5
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• pp.569-579
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• 2004

The lift-off characteristics of lifted laminar propane jet flames highly diluted with nitrogen are investigated introducing acoustic forcing with a fuel tube resonance frequency. A flame stability curve is obtained according to forcing strength and the nozzle exit velocity for N2 diluted flames. Flame lift-off behavior is globally classified into three regimes; 1) a weakly varying partially premixed behavior caused by a collapsible mixing for large forcing strength, 2) a coexistent behavior of the edge flame and a weakly varying partially premixed behavior for moderate forcing strength, and 3) edge flame or triple flame behavior for small forcing. It is shown that the laminar lifted flame with forcing affects flame lift-off behavior considerably, and is also clarified that the flame characteristic of flame base is well described with the penetration depth of the degree of mixing, ${\gamma}$$\_$$\delta$/. It is also confirmed that the weakly varying partially premixed flame caused by a collapsible mixing fur large forcing strength behaves as that just near flame blow-out in turbulent lift-off flame.