• 한국추진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.9-17
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• 2017

비정상 충격파 유도연소의 주기적 압력 진동 특성을 연구하기 위하여 DMD 방법을 적용하였다. Lehr의 충격파 유도 연소 실험을 기반으로 수치적인 연구를 수행하였다. Lehr의 실험을 4 수준의 격자를 이용하여 수치적으로 모사하였으며, FFT 결과로부터 430-435 kHz의 주파수가 계산되었다. 실험 결과는 약 425 kHz로 해석 결과와 유사한 것을 확인하였다. FFT 해석에서 도출되지 않은 저주파 특성을 파악하기 위해 dynamic mode decomposition (DMD) 방법을 적용하였다. 여러 가지 모드 주파수가 계산되었고, 연소불안정 평가 인자 중 하나인 damping coefficient를 도출하여 안정/불안정성을 평가하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.397-400
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• 2010

충격파 유도 연소장에서의 적응격자기법의 유용성을 확인하기 위하여 화학반응식을 포함한 2차원 Euler 방정식을 이용하여 삼각형 비정렬 적응격자계에서 계산을 수행하였다. 2차원 쐐기형상에 대하여 냉가스 및 열가스 유동 해석을 수행하였다. 적응격자를 이용하여 경사충격파에서 폭굉파로의 천이를 잘 관찰 할 수 있었고, 유도영역, 천이영역, 폭굉영역 등의 특성을 잘 모사하는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구를 통하여 연소장이 포함된 고속압축성 유동장에서의 비정렬 적응격자의 유용성을 확인 할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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• pp.15-15
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• 1998

마하 수 6 이상인 극초음속 비행에는 스크램제트(SCRamjet : Supersonic Combustion Ramjet) 엔진이 가장 적합한 엔진으로 알려져 있고 현재 미국을 중심으로 이 엔진의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 스크램제트 엔진의 성공적인 개발을 위해서는 초음속 공기 내에서 연료의 분사를 통한 가장 효율적인 연소를 유도할 수 있어야 한다. 초음속 상태의 공기와 연료의 혼합을 증대시키고 연소안정성을 향상시키는 방법으로 연소기 내에 인위적으로 경사충격파를 발생시키는 방안이 Marble 등에 의해 최초로 도입되었다. 본 연구에서는 스크램제트엔진 내의 연소기를 모델링하여 마하수 2.5의 초음속공기 유동 중앙에 수소 제트를 분사하여 초음속 수소-공기 화염을 만들고 연소기의 측면에 동일한 모양과 크기의 쐐기를 각각 부착시켜 평면 경사충격파를 발생시켰다 본 실험은 충격파가 초음속 화염에 미치는 영향을 연구한 최초의 실험연구이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권7호
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• pp.94-99
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• 2003

액체로켓엔진의 연소 안정성 평가를 위한 압력 교란 장치인 펄스건은 내재된 화약 폭발시 충격파를 유도관을 통해 엔진 연소기 내부로 전달 발생시키게 된다. 본 연구에서는 펄스건 특성에 영향을 주는 여러 가지 인자 중 화약 충진량에 의한 충격파 특성 파악을 위해 KSR-III 주 엔진과 같은 직경 크기를 갖는 모사 챕버를 이용하였다. 펄스건 출구에서 발생하는 충격파는 축대칭의 균일한 형상의 세기를 지니고 있으며 전체적인 세기 분포는 챔버 내의 압력에 따라 변화함을 확인하였다. 펄스건의 충격파는 상온 상태 조건에서 챔버내의 공명 주파수를 가진하는 것으로 보아 실제 연소장에서도 충분한 압력 교란을 제공할 수 있을 것으로 보인다. 가장 중요한 점은 펄스건에 의해 발생하는 초기 압력 최대 값이 화약 충진량의 크기에 비례하는 경향을 보인다는 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.457-462
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• 2011

본 연구에서는 에틸렌-공기 혼합물에서의 충격파에 의해 유도되는 화염폭발천이현상을 수치적 계산을 통하여 살펴본다. 연구에 사용된 모델은 점성력, 열전단, 몰질량 확산, 그리고 화학 반응을 고려한 Navier-Stokes 방정식으로 관 내부 유동을 해석하였다. 반복되는 압력파와 화염의 상호 작용에 의해 발생되는 화염의 불안정성에 의해 화염면이 증가하게 되는데 이를 통해 화학 반응률의 증가와 더불어 연소열의 상승하게 된다. 이러한 과정들이 반복되면서 발생할 수 있는 연소폭발천이 현상을 벽면 온도 조건의 변화(단열조건과 일정한 온도 조건)에 따라 어떻게 변화 되는지를 모델링하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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• pp.59-59
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• 2002

램제트 추진기관은 압축과정을 별도의 부품 없이 형상에 의해서 감속하여 연소 압력비를 얻는다. 따라서 구동 마하수와 형상에 의해 흡입과정의 압축 효율이 결정된다. 설계점은 충분한 유량을 확보 할 수 있는 유량과 충격파 각을 조절하여 전압력 손실을 줄이도록 고려되어야 한다. 또한 연소가 일어나면 연소실 압력이 배압으로 작용하고 비행시에 받음각은 변하므로 이에 따른 성능 분석도 고려 되어야 할 사항이다. 본 연구는 국내에서 실험한 형상에 대해 수치계산을 수행하여 코드의 검증과 아울러 램제트 유동장의 수치적 시뮬레이션도 설계단계에서 하나의 도구로 이용할 수 있음을 보여준다. 실험에서는 배압 조건을 얻기 위해 유동 블록키지를 유로 내에 두어 상응하는 배압을 얻었지만 본 계산에서는 압력 경계조건을 직접 사용하였다. 유동이 비정상 특성을 가지므로 시간 정확도를 이차로 가지도록 이중시간 전진법을 사용하였다. 사용한 압력비는 충격파가 카울 끝에 닿는 임계상태에 가까운 12, 13, 14에 대해 계산을 수행하였고 부스터모드로 흡입구 끝이 막혀 있다가 램제트 모드로 바뀌어 연소실 압력이 위의 압력비라고 가정할 때의 비정상 천이 과정을 계산해 보았다. 본 계산은 흡입구 부분만을 떼어놓고 적절한 가정 하에 수행되었지만 연소실 내부도 비정상 특성을 가지므로 흡입구와 연소실을 동시에 같이 계산해야한다. 추후에 전체적인 계산을 진행하기 위한 전 단계로 흡입구 계산만을 수행하여 실험과 잘 일치하는 계산 결과를 얻었고 전체 계산을 위한 연구는 진행 중에 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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• pp.14-14
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• 1998

램제트 엔진은 초음속에서 공기가 충격파를 통해 아음속으로 속도가 낮아지고 압력이 증가하는 램 압축 현상을 이용하되 압축기를 사용하지 않고 아음속 상태에서 연소하는 구조로 되어 있다. 따라서 각 부품의 성능은 독립적이지 않으며 전체적인 성능을 규명하기 위해서는 공기 흡입구와 연소실, 연료 분사체계 등의 상호작용을 고려하여 유동의 특성과 그에 따른 연소현상의 특성을 함께 고려해야만 한다. 본 연구에서는 속도 범위 Mach 5이내, 고도 30km이내의 운항조건을 갖는 유도 무기에 장착될 램제트 엔진 개발을 위한 연구의 첫 번째 단계로써, 램제트 연소실내의 유동장해석을 실험과 수치해석 두 분야로 나누어 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.363-366
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• 2011

마하 2의 초음속 풍동 장치에서 벤트 혼합기를 사용하여 혼합 연소실험을 수행하였다. 혼합실험에서는 헬륨을 사용하였고, 연소실험에서는 수소와 플라즈마 토치를 사용하여 연소 특성을 연구하였다. 혼합실험에서는 벤트 혼합기에 의해 수직분사임에도 불구하고 후류 혼합층에 많은 연료가 잔존하였다. 연소 실험의 경우 낮은 온도의 초음속 유동에서 플라즈마 토치를 사용한 점화와 연소되지 않은 연료-공기 혼합물의 충격파 유도 연소가 후류 영역에서 발생하였다. 열질식이 일어난 경우, shock train이 발생하며 이는 연소기내 연소 불안정성을 유도한다.

• 한국연소학회지
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• 제1권2호
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• pp.41-49
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• 1996

A numerical study is conducted to investigate the periodically unstable shock induced combustion around blunt bodies in stoichiometric hydrogen-air mixtures. Euler equations are spatially discretized by upwind-biased third order scheme and temporally integrated by Runge-Kutta method. Chemistry model used in this study involves 8 elementary kinetics steps and 7 species. At a constant Mach number, the effects of projectile size, inflow pressure and inflow temperature are examined with Lehr#s experimental condition as a reference. In addition to oscillation frequency, characteristic distances and time averaged values are found from the result to find an relation with dimensionless parameters. As a result, it is found that the effects of inflow pressure and body size are very similar and $Damk{\ddot{o}}hler$ number plays an important role in determining the instability characteristics.

• 한국추진공학회지
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• 제25권3호
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• pp.1-13
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• 2021

추력이 최적화된 노즐의 초음속 유동장에 대한 노즐벽면각도의 영향이 수치해석적으로 조사되었다. 30톤급 로켓엔진의 연소기와 작동조건이 최적노즐형상을 조사하기 위하여 선택되었다. 연소생성물의 노즐유동은 케로신-액체산소의 이동평형계산에 의해서 구현되었다. 노즐벽면 각도의 변화는 내부충격파 및 2차 충격파의 발달형태를 다르게 유도하였다. 내부충격파가 노즐출구에서 특정위치에 있을 때 최적노즐이 얻어졌다. 최적노즐에 대한 노즐벽면 각도들은 충격파를 고려하지 않고 얻어진 최적노즐 형상과 매우 유사하게 얻어졌다.