• 한국음향학회지
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• 제38권1호
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• pp.67-72
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• 2019

본 연구에서는 파장보다 작은 구조물로 이루어진 음향메타물질을 이용하여 소형화된 헬름홀츠 공진기의 반향음 감소 성능예측 연구를 진행하였다. 본 논문에서 제안된 헬름홀츠 공진기는 수중 환경과 임피던스 차이가 큰 공기구조물로 형성하였다. 다중물리 유한요소 시뮬레이션 패키지를 이용하여 수중 음향학적 분석을 진행한 결과 수중 반향음의 감소가 예상되었고 헬름홀츠 공진기 입구의 공간 압축(space coiling) 정도와 내부 체적의 폭에 따라 주파수 특성을 제어할 수 있었다. 기본적인 헬름홀츠 공진기는 약 10,000 Hz 이상에서 최대 7 dB의 반향음 감소 효과를 보였으나 공간 압축 메타물질을 이용한 초소형 헬름홀츠 공진기는 약 5,000 Hz 이상에서 최대 14 dB의 반향음 감소가 나타났다. 추가적으로 헬름홀츠 공진기의 내부 체적을 제어하여 주파수 특성이 변화하는 것을 확인하고 공간압축 비율이 서로 다른 공진기를 조합함으로써 광대역 반향음 감소 효과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 수중 환경에서 공기구조물을 이용한 소형화된 헬름홀츠 공진기의 성능을 연구하였으며 반향음 감소 효과는 효과적인 스텔스 기술을 구현할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1131-1139
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• 2009

연소불안정현상은 주로 음향파와 열방출률 섭동간의 상호작용에 의해 발생한다고 알려져 있다. 이러한 현상은 헬름홀츠 공진기와 같은 수동제어기를 사용하여 감소시킬 수 있다. 그러나 헬름홀츠 공진기는 일반적으로 좁은 주파수대역에 대해서만 효과가 있는 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 다양한 작동 범위에서 효과를 가질 수 있도록 피스톤을 사용하여 헬름홀츠 공진기의 부피를 변화시켜가며 연소불안정현상에 적용하였다. 그 결과 피스톤을 최적 위치인 40mm에 동조시킴으로써 연소 불안정 모드의 진폭을 크게 감소시킬 수 있었다. 그리고, 연소기와 헬름홀츠 공진기 사이의 동압의 위상차가 흥미로운 관계에 있음을 나타내었다. 또한 헬름홀츠 공진식과 위상차를 이용한 능동적으로 동조되는 수동제어방식에 대해 알아보았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.107-110
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• 2009

연소불안정현상은 주로 음향파와 열방출률 섭동간의 상호작용에 의해 발생한다고 알려져 있다. 이러한 현상은 헬름홀츠 공진기와 같은 수동제어기를 사용하여 감소시킬 수 있다. 그러나 헬름홀츠 공진기는 일반적으로 좁은 주파수대역에 대해서만 효과가 있는 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 다양한 작동 범위에서 효과를 가질 수 있도록 피스톤을 사용하여 헬름홀츠 공진기의 부피를 변화시켜가며 연소불안정현상에 적용하였다. 그 결과 피스톤을 최적위치에 동조시킴으로써 연소 불안정 모드의 진폭을 감소시킬 수 있었다. 또한 이러한 결과를 바탕으로 능동적으로 동조되는 수동제어방식의 가능성에 대해서 알아보고자 한다.

• 동력기계공학회지
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• 제13권6호
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• pp.57-62
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• 2009

Unsteady flows in a semi-induction system was investigated to verify their characteristics. A semi-induction system was designed and made to verify the Sow characteristics in an intake system. To attain an intact wave of an intake pulse, a single semi-intake system was adopted as a test rig. The system consists of an intake pipe and a rotary valve as a pulse generator, and a variable volume Helmholtz resonator. The variable volume Helmholtz resonator was mounted in the intake pipe to enhance a breathing capacity and engine performance. The phase and amplitude of the pulsating flow in an unsteady flow system were found to affect the charging capacity significantly. The behavior of pressure wave, their phase and amplitude were investigated in various regions. Some of the results obtained from experiments were described.

• 한국분무공학회지
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• 제29권1호
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• pp.23-31
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• 2024

This study conducted a 3D thermo-acoustic analysis based on the helmholtz solver to analyze the major resonance modes causing combustion instability in a single-can combustor. The experimental investigations were carried out on a test rig designed by the Korea Institute of Machinery & Materials (KIMM) under various conditions of hydrogen co-firing and fuel staging. Through these experiments, two primary unstable frequencies were identified. To determine the resonance modes of these frequencies, a 3D thermo-acoustic analysis was conducted using temperature information from the test rig. The results confirmed that the unstable frequencies observed in the experiments were all longitudinal modes. Additionally, the mode shapes identified in the analysis facilitated a simplification of the exit geometry for the low-order network model, confirming that this did not significantly affect the fundamental resonance modes.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.13-19
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• 2016

The flow-excited Helmholtz resonance phenomenon was investigated numerically using Reynolds averaged Navier-Stokes approach. The fundamental cause of the Helmholtz resonance phenomenon is known as shedding of a single discrete vortex from orifice edge that travels during one period of the oscillation. In this study, serrated deflector, which is biomimetic design of the owl's feather, is used to split a single vortex into small vortices. Rectangular deflector and serrated deflector are compared with numerical results of pressure and streamline inside the cavity. Consequently, the serration breaks the shedding period of vortex core and eliminates the resonance. Also, it changes the flow pattern in according to the location of different serration height. By making inflows and outflows occur simultaneously in spanwise direction in the cavity, the period of Helmholtz resonance disappears. Comparing between rectangular deflector and serrated deflector, the serrated deflector can deal with the Helmholtz resonance more effectively.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.68-77
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• 2017

고주파 연소불안정은 비정상 화염의 열방출율 섭동과 연소실 내부에서 공진되는 음향파의 상호 결합으로 발생하는 열음향 문제로, 다양한 해석적 접근방법이 존재한다. 본 논문에서는 주파수 영역에서 선형음향 가정과 시간지연 이론을 이용한 3차원 FEM Helmholtz solver의 개발 사례를 소개하였으며, 가변길이 희박 예혼합 연소기의 자발 연소불안정 예측과 수동제어기구(배플, 음향공진기)의 설계분석 결과를 제시하였다. 또한 시간 영역에서 시간지연 이론을 이용한 압축성 유동 해석코드를 통해, 고진폭 압력섭동에 의해 야기되는 비선형 음향 특성과 한계사이클 현상을 분석하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2004년도 추계학술발표대회논문집 제23권 2호
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• pp.279-282
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• 2004

산조 가야금의 경우 몸체의 뒷판에 세 개의 구멍(공명혈)이 있다. 이 구멍은, 몸체를 일정한 부피를 가진 용기로 보았을 때, 그 용기의 입구의 단면적, 다시 말해, 헬름홀츠 공진기 (Helmholtz Resonator) 입구의 단면적과 같다. 본 논문에서는 이 공명혈의 역할을 알아보기 위해, 1) 우선 기성의 산조 가야금 몸체의 세 공명혈을 모두 막은 상태, 일부만 막은 상태, 열려있는 상태에서의 몸체의 충격응답 전달함수를 측정, 분석하여 개략적으로 알아보았고, 이어서 2) 뒷판에 구멍이 전혀 없는 실험용의 산조 가야금 몸체의 제작을 의뢰하여, 뒷판 중앙에 구멍을 점차적으로 넓게 뚫어가면서, 각 단계별로 몸체의 충격응답을 측정하여, 구멍의 크기와 몸체의 충격응답 전달특성 변화 간의 상관관계를 분석 해보았다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.86-91
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• 2007

A study was performed to understand self-excited pressure fluctuations in the lean premixed flames and to evaluate the effect of Helmholtz resonator on the pressure fluctuations. As low-frequency pressure fluctuations have been reported to cause fatal damage to the combustor and the entire system, Helmholtz-type resonators, which reduce the damage by low-frequency pressure fluctuation in the combustor, are attached to the channel of unburned mixture flow. It is found that the range of low-frequency pressure fluctuations of flame mode 2 is narrowed by the attachment of Helmholtz resonators. From this result, if Helmholtz-type resonators are applied to actual gas turbine combustor, it is confirmed that Helmholtz resonators attached on the fuel discharge hole are also effective for narrowing the range of flame mode 2

• 동력기계공학회지
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• 제9권3호
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• pp.26-32
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• 2005

The volumetric efficiency is significantly affected by the behavior of pressure wave in induction system and exhaust pipe. By the motion of the piston, there exist pressure fluctuation in induction system which produce waves. Waves are propagated along a pipe bi-directional as they propagated through it, making compression wave and rare-faction(expansion) wave. These wave phenomena can affect to the volumetric efficiency. As a method of improvement of the volumetric efficiency, fuel economy and pollutant emission reduction particularly in low engine speeds, a side-branch additional tunable helmholtz resonator on the secondary pipe of intake system is proposed by use of their acoustic vibrations. Some of results are presented which deal with their physical phenomena for the wave action of intake system in a four-stroke three cylinders diesel engine.