• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.7
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• pp.85-93
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• 2003

Droplet vaporization at various ambient pressures is studied numerically by formulating one dimensional evaporation model in the mixture of hydrocarbon fuel and air. The ambient pressure ranged from atmospheric conditions to the supercritical conditions. The modified Soave-Redlich-Kwong state equation is used to account for the real gas effects in the high pressure condition. Non-ideal thermodynamic and transport properties at near critical and supercritical conditions are considered. Some computational results are compared with Sato's experimental data for the validation of calculations. The comparison between predictions and experiments showed quite a good agreement. The droplet lifetime increases with increasing pressure at temperature lower than the critical temperature, however, it decreases with increasing pressure at temperature higher than the critical temperature. The solubility of nitrogen can not be neglected in the high pressure and it becomes higher as the temperature and the pressure go up.

• Journal of Power System Engineering
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• v.15 no.3
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• pp.5-11
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• 2011

디젤기관의 경우는 종래부터 직분식이 주류를 이루었고, 근래에는 분사압력의 고압화가 진행중이다. 분사압력의 고압화에 의해 연소효율의 향상 및 배출가스중의 입자상물질(PM:Particulate Matter)의 저감을 유도하고 있으나, 연소가스의 고온화로 인해 질소산화물(NOx:Nitrogen Oxides)은 증가한다. 따라서, 분사기간의 지연(Retard)이나 파일럿분사(Pilot injection)등의 혼합기제어에 의해 질소산화물의 저감을 꾀하고 있다. 이와 같이 디젤기관에 있어서도 혼합기 형성의 최적화에 의한 연소제어를 시도하는 수법이 중시되고 있고, 이를 위해서는 디젤분무 구조에 기초한 혼합기의 형성기구에 대한 규명이 매우 중요하다. 그러므로 본 연구에서는 보다 고도의 혼합기형성 제어를 위한 기초연구로서 고온 고압장에서의 증발디젤자유분무구조를 해석하였으며, 계측영역은 연료와 주위기체와의 혼합이 활발히 진행되는 분무의 하류영역으로 설정하고, 입자화상속도측정법(particle Image Velocimetry:PIV)을 이용한 분무의 유동해석을 기초로 증발 디젤분무의 구조 해석을 행하였다. 실험조건으로서 분사압력을 72MPa, 112MPa로 각각 변화시켰다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.12 no.3
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• pp.534-540
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• 1988

A study on the mixing process of fuel with ambient gas is necessary to verify combustion process of a diesel engine, especially the mechanism of its ignition delay. In this study, a single shot of diesel spray was injected through either a constant pressure injection system and bypass type injection system. Measurements were made on the flow characteristics of ambient gas and its time history using a hot wire anemometer and a high speed camera. The gas flow direction was determined by a smoke tracer method. (1) The ambient gas of spray flows away at the stagnation part where static pressure value is positive and flows in at the penetration part of a negative value with the steady entrainment length of 0.7. (2) The steady entertainment velocity around the spray in creases from the nozzle tip to the downstream, has the maximum value at the mixing boundary part, and represents zero at the stagnation boundary part after which the stream flows reversely at the stagnation part.

• Journal of Power System Engineering
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• v.13 no.3
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• pp.20-26
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• 2009

디젤기관에서 배출되는 유해배출성분인 NOx(Nitrogen oxides)와 PM(Particulate matter)은 기관 실린더내의 혼합기 분포에 의해 그 생성이 지배된다. 이 때문에 그 유해배출물들을 저감하기 위해서는 연소의 전단계인 혼합기 분포 및 그 생성과정의 해석은 매우 중요하다. 디젤기관에서 노즐로부터 분사된 연료는 주위기체와 혼합기를 형성하는 과정에서 액체에서 기체로 상변화를 동반한다. 따라서 분무의 혼합기형성과정을 해석하기 위해서는 액상과 기상을 동시에 분리하여 계측하는 것이 필요하다. 그러므로 본 연구에서는 디젤분무를 대상으로 Melton 등이 제안한 엑시플렉스(Exciplex) 형광법을 이용하여, 분무의 액상과 기상을 동시에 2차원분리해서 가시화촬영을 행하였다. 그 엑시플렉스 형광법을 이용하여 획득한 이미지에 화상 응용해석을 실시하여 비정상증발디젤분무의 혼합기형성과정에 대한 정보를 얻고자 하였다. 엑시플렉스 형광법을 이용해서 증발분무의 거동측성을 해석한 결과 프랙틸해석을 이용한 분무 흐트러짐(Disturbance)의 평가에서 플랙틸차원은 분사압력의 변화에 관계없이 하나의 값, 약 1.1로 정리 할 수 있고, 그 결과 각 분사압력에 대한 분무 기상외곽곡선(외주)은 거의 동일한 정도의 요철형상을 갖는다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.2 no.3
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• pp.90-98
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• 1998

The vaporization process of liquid oxygen(LOX) at high pressure environment is numerically investigated. The present vaporization model can account for the high-pressure effects such as ambient gas solubility, real gas behavior and variable properties. The predicted phase-equilibrium compositions for $N_2$/$H_2$ and $O_2$/He system are well agreed with experimental data. The LOX vaporization characteristics is parametrically studied for wide range of the operating conditions encountered in the high-pressure combustion process of liquid rocket engine.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.55-56
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• 2002

노즐로부터 방출되는 초음속 제트유동의 특성은 노즐의 공급압력과 배압의 비에 따라 결정된다 노즐 배압에 상대적인 노즐 출구면에서 발생하는 압력의 크기에 따라 제트 유동은 과팽창, 적정팽창, 그리고 부족팽창의 형태로 된다. 종래 주로 단면이 원형인 초음속 노즐로부터 방출되는 자유제트에 관하여 많은 연구가 수행되어, 제트 유동의 특성이 비교적 잘 알려져 있다. 이들 연구 결과에 의하면, 제트 내부에서 발생하는 충격파 시스템은 노즐 출구면에서 유동의 팽창상태에 의존하게 되며, 제트 유동은 주위의 기체를 흔입(entrainment)하여, 유동의 하류방향으로 제트 폭이 확대되며, 유속은 감소하게 된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.503-503
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• 2012

본 연구에서는 최대전압 600 KV, 최대전류 88 KA, 펄스 폭 60 ns의 특성을 가지는 고전압 펄스 시스템 '천둥'을 이용하여 방전 챔버에 고전압 펄스를 인가하고 $N_2$와 $SF_6$ 혼합기체 종류와 여러 가지 기체압력에서 전기 트리거를 이용한 방전현상을 전기, 광학적으로 연구하였다. 전극은 구리텅스텐 합금재질의 표준전극을 사용하였고, 전극 간격은 10 mm로 고정하였다. 방전 챔버 압력을 100 torr, 1기압, 2 기압에서 실험을 진행하였고, $N_2$에 대한 $SF_6$의 혼합비율을 0~100%까지 변화시키며 실험을 진행하였다. 전기 트리거 신호가 인가된 펄스 방전 스위치의 방전전압 및 방전 기작원리, 트리거 스위칭 지연시간, 트리거 절연파괴 기작원리, 그리고 이때 생성된 플라스마의 전자 온도 및 밀도에 관한 전기광학 특성 등에 관한 기초연구를 수행하였다. 트리거 펄스가 있을 때의 방전개시전압은 트리거 지연시간 20 us 에서 최소가 되는 특성을 보이며, 이때의 SF6 함량에 따른 최소방전전압과 트리거 펄스가 없을 때의 방전전압을 서로 비교하였다. 이를 통하여 A-K gap 10 mm 조건에서 20 us의 트리거 펄스의 지연시간을 가지는 방전 개시전압은 트리거 펄스가 없을 때 전극 간격이 6 mm에 해당되는 방전개시 전압 값을 가짐을 실험적으로 보였다. 이는 트리거 펄스에 의하여 전극 주위에 쉬스가 형성되며, 이로 인한 전극 간격이 가까워지며, 이와 같은 효과 때문에 방전개시전압은 그만큼 낮아지는 것으로 해석 할 수 있다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.12 no.3
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• pp.157-161
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• 2003

Nowadays there are increasing demands for more accurate measurement of atmospheric pressure according to the development of environmental industries. One of the most important pressure gauges for satisfying these demands is a quartz resonance barometer. In order to calibrate such an accurate barometer, laser/ultrasonic mercury manometers have been used. However, complexity and cost of mercury manometers made it out of use gradually. As a substitute, a gas-operated pressure balance is used for calibration of precise barometers. In such a case, commercially available pressure balances cannot be entirely suitable because consequent exposure of the piston, cylinder and masses to the atmosphere causes the problem of contamination. In this paper a device for changing the masses in situ without breaking the vacuum is described. This device made it possible to add or remove weights in the absolute mode, thereby greatly reducing the time between observations. At the same time, we investigated the characteristics of a commercial precise barometer using this new apparatus.

• Journal of Power System Engineering
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• v.14 no.6
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• pp.5-12
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• 2010

In this study, an analysis of evaporative diesel spray and an usefulness of a general-purpose program, ANSYS CFX release 11.0, are investigated through the comparison and investigation of the experimental results carried out under an evaporative field, in which there is phase transition, by an exciplex fluorescence method and the results analyzed by the CFX program. The diesel fuel called n-Tridecane, $C_{13}H_{28}$, is injected from a single-hole nozzle (l/d=1.0mm/0.2mm) into a constant volume chamber under a high temperature and pressure. In the same condition as the experimental condition, the analysis was carried out. Both results of the spray tip penetration were almost coincident at each time. The results have validated the usefulness of this analysis. As a result, if the ambient pressure is high, the spray tip penetration will be shortened and move toward the nozzle exit.

• Journal of Power System Engineering
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• v.13 no.6
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• pp.13-21
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• 2009

This basic study is required to examine spray or jet behavior depending on fuel phase. In this study, analyses of diesel fuel(n-Tridecane, $C_{13}H_{28}$) spray and natural gas fuel(Methane, $CH_4$) jet under high temperature and pressure are performed by a general-purpose program, ANSYS CFX release 11.0, and the results of these are compared with experimental results of diesel fuel spray using the exciplex fluorescence method. The simulation results of diesel spray is analyzed by using the combination of Large-Eddy Simulation(LES) and Lagrangian Particle Tracking(LPT) and of a natural gas jet is analyzed by using Multi-Component Model(MCM). There are two study variables considered, that is, ambient pressure and injection pressure. In a macroscopic analysis, the higher ambient pressure is, the shorter spray or jet tip penetration is at each time after start of injection. And the higher injection pressure is, the longer spray or jet tip penetration is at each time after start of injection. When liquid fuel is injected, droplets of the fuel need some time to evaporate. However, when natural gas fuel is injected, the fuel does not need time to evaporate. Gas fuel consists of minute particles. Therefore, the gas fuel is mixed with the ambient gas more quickly at the initial time of injection than the liquid fuel is done. The experimental results also validate the usefulness of this analysis.