• 대한기계학회논문집B
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• 제41권6호
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• pp.389-395
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• 2017

본 연구는 정적 연소 조건에서 Octane 단일 연료 액적의 매연 생성 거동에 관한 정보를 제공하기 위해 수행하였다. 이를 위해 동일한 분위기 압력($P_{amb}$) 1.0 atm과 산소 농도($O_2$) 21%, 질소 농도($N_2$) 79% 조건에서 초기 액적 직경($d_0$) 변화에 따른 Octane 액적의 매연 생성 특성 실험 결과를 제시하였다. Octane 액적 연소 가시화는 초고속 카메라를 사용하여 촬영하였고, 분위기 조건은 제어 시스템에 의해 동일한 조건을 유지하였다. Octane 액적 연소 결과, 매연 생성량은 동일한 분위기 조건에서 초기 액적 직경 변화의 영향이 크게 나타나지 않았다. 또한, 매연 체적 분율 최댓값($f_{vmax}$)은 $135^{\circ}{\sim}315^{\circ}$ 측정 방향에서 높은 결과를 보였다. 이는 액적 점화 이후 Igniter의 이동 과정에서 생성된 Soot-tail로 인해 매연 체적분율 결과가 증가된 것으로 나타났다.

• 한국분무공학회지
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• 제18권2호
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• pp.94-99
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• 2013

The spherically-symmetric burning of an isolated droplet is a dynamic problem that involves the coupling of chemical reactions and multi-phase flow with phase change. For the improved understanding of these phenomena, this paper presents the numerical results on the n-heptane droplet combustion conducted at a 1 atm ambient pressure in three different initial droplet diameter ($d_0$). The main purpose of this study is to provide basic information of droplet burning, extinction and flame behavior of n-heptane and improve the ability of theoretical prediction of these phenomena. To achieve these, the numerical analysis was conducted in terms of normalized droplet diameter ($d/d_0$), flame diameter ($d_f$) and flame standoff ratio (FSR) under the assumptions that the droplet combustion can be described by both the quasi-steady behavior for the region between the droplet surface and the flame interface and the transient behavior for the region between the flame interface and ambient surrounding.

• 한국추진공학회지
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• 제5권3호
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• pp.71-78
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• 2001

본 연구에서는 대기압하에서의 에틸알코올과 케로신 연료액적의 단일액적과 액적배열시 연소에 대한 실험적 조사의 결과를 보여주고 있다. 초기액적 직경은 정상적으로 1.3~l.8mm이었고 표준화된 초기 액적거리 간거리 1/do는 1.3l~2.60이었다. 실험결과 에틸알코올 및 탄화수소계 연료인 케로신의 연소속도상수(k)는 초기 액적크기에 관계없이 각각 0.0083, 0.0095 $\textrm{cm}^2$/sec로 일정하였다. 1차원 종렬로 배열된 케로신 연료액적은 표준화된 초기액적간 거리(1/do)가 감소할수록 연소속도 상수(k)는 간소하였으며 3번째 액적보다 2번째 액적이 더욱 많은 영향을 받았고 2.60이상에서는 액적수명 감소에 영향을 미치지 못하였다

• 한국추진공학회지
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• 제3권3호
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• pp.31-39
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• 1999

OFO, FOF 삼중 충돌형 및 FOOF 이중 분리 충돌형 분무연소장의 3차원 수치해석을 통한 연소성능 예측 및 성능설계 방법에 대하여 고찰하였다. 예조건화 압축성 유동 지배방정식과 저 레이놀즈수 $\kappa$-$\varepsilon$ 2 방정식 난류모델을 바탕으로 LU-SGS 기법을 사용하여 시간적분 하였으며 분무과정은 DSF 방법을 사용하여 모사하였다. n-heptane 액적과 공기를 연료와 산화제로 하는 액체 추진기관 내에서의 분무 연소장을 계산하였으며 연소에서의 난류의 영향은 eddy 소산모델을 사용하여 모사하였다. 분무연소장의 특성과 연소성능이 비교되었으며, 계산 결과 FOF 삼중 충돌형 분사기의 성능이 가장 우수한 반면, OFO 삼중 충돌형 분사기의 성능이 가장 저조한 것으로 나타났다. 연소효율에 중대한 영향을 미치는 파라미터로는 운동량비에 따른 초기 분무 액적의 평균직경과 혼합효율임을 확인하였다. 연소효율은 초기 분무 액적의 평균직경과 반비례, 혼합효율에 비례하여 증가되며, 산화제/연료 혼합비도 비례하여 상승하나, 일정 운동량비 이상에서는 감소되는 것으로 나타났다. 각 분사기 형태에서 운동량비에 따른 연소효율의 변화는 혼합효율의 변화와 동일한 경향을 보이며 그 크기는 분무 액적의 평균직경에 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.

• 한국분무공학회지
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• 제20권4호
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• pp.261-267
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• 2015

The main purpose of this study is to provide the information of soot generation of toluene fuel droplet. To achieve this, this paper provides the experimental results on the different initial diameter of toluene droplet combustion characteristics conducted under equivalent ambient pressure ($P_{amb}$) and oxygen concentration ($O_2$) conditions. Visualization of single fuel droplet was performed with high resolution CCD camera and visualization system. At the same time, ambient pressure ($P_{amb}$) and oxygen concentration ($O_2$) were maintained by ambient condition control system. Soot volume fraction ($f_v$) was analyzed and compared on the basis of intensity ratio ($I/I_0$) of background image. The result of soot generation was almost the same regardless of initial droplet diameter since thermophoretic flux is not much changed under the same ambient conditions. Soot standoff ratio (SSR) of 2 mm diameter showed unstable variation characteristics due to the short available measuring time.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.267-273
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• 2004

본 논문에서는 강한 압력파동에 구속된 액체 추진제 연소응답의 지배인자를 규명하고 비정상 거동 특성을 평가한다. 외부 압력섭동에 의해 교란된 탄화수소 계열 액체 추진제의 비정상 거동을 수치계산하고 연소응답의 관점에서 분석한다. 2상 사이의 평형을 고려한 1차원 액적기화 모델을 적용하고 압력파동은 인위적인 조화함수식으로 설정한다 외부 기상의 압력과 온도, 액적의 초기 직경과 내부온도, 외부 압력파동의 진폭과 구동 주파수 등 액체 로켓의 주요 설계인자 및 작동변수의 영향을 고찰한다. 본 연구를 통해 외부 압력파동의 구동 주파수와 외부 기상압력은 연소응답의 크기와 위상을 결정하는 지배인자임이 규명된 반면 외부 기상온도, 액적의 초기 직경과 외부온도 및 압력파동의 진폭 등은 연소응답과 약한 상관관계를 갖거나 그 영향이 미미하다. 기화열 섭동의 위상 및 액적표면과 내부의 파동에너지 전파특성이 연소응답의 크기와 위상을 결정한다.

• 한국분무공학회지
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• 제5권2호
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• pp.35-42
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• 2000

A number of atomization and droplet breakup models have been developed and used to predict the diesel spray characteristics. Of the many atomization and droplet breakup models based on the breakup mechanism due to aerodynamic liquid and gas interaction, four models classified as mathematical models, such as TAB, modified TAB, DDB, WB and one of the hybrid model based on WB and TAB models were selected for the assessment of prediction ability of diesel spray dynamics. The assessment of these models by using KIVA-II code was performed by comparing with the experimental data of spray tip penetration and sauter mean diameter(SMD) from the literature. It is found that the prediction of spray tip penetration and SMD by the hybrid model was only influenced by the initial parcel number. All the atomization and droplet breakup models considered here was strongly dependent on the grid resolution. Therefore it is important to check the grid resolution to get an acceptable results in selecting the models. At low injection pressure, modified TAB model could only give the good agreement with experimental data of spray tip penetration and both of modified TAB and DDB models were recommendable for the prediction of SMD. At high injection pressure, hybrid model could only give the good agreement with the experimental data of spray tip penetration and the prediction of all of the selected models did not match the experimental data. Spray tip penetration was increased with the increase the $B_1$ and the increase of $B_1$ did not affected the prediction of SMD.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.233-236
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• 2009

산화제는 $LN_2O$, 고체연료는 HDPE(High Density PolyEthlene)를 사용하여 산화제의 상 및 연료포트 직경에 따른 하이브리드 로켓 모터의 연소특성을 비교 분석하였다. 불완전한 액적의 기화와 연료와 산화제의 혼합으로 인해 산화제로 $GN_2O$ 보다 $LN_2O$를 적용했을 때, 연소효율이 낮게 나타났다. O/F비에 따른 화염온도변화 및 끝 단면적에서의 연소반응으로 인해 $LN_2O$와 $GN_2O$를 사용하였을 경우 고체연료의 초기 포트 직경에 따른 후퇴율의 경향이 달리 나타났다.