• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.11-11
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• 1999

액체 램제트 연소기는 흡입공기와 분무, 혼합 그리고 이에 따른 연소 등 일련의 과정에 따라 다수의 복잡한 현상들이 상호 밀접하게 관련되어 있다. 본 연구에서는 액체 램제트 연소기내의 유동특성을 파악하기 위해서 2차원 및 3차원 연소기 형상에 대해서 수치적 실험을 수행하였으며, 격자구성은 연소기에 공기를 공급하고 연료를 분무하는 공기 유입관 영역과 연소실 영역, 그리고 출구 대기 영역으로 나누어 독자적으로 격자를 생성시켰다. 2차원과 3차원 유동해석을 비교하였고 분무모델의 적용에 따른 연소특성 및 분사위치에 따른 연소특성을 비교하였다. 유동해석 결과 2차원과 3차원의 유동특성은 달랐으며, 분무모델을 적용해야 정확한 연소 유동 현상을 예측할 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 유입관의 안쪽에 연료의 분사위치를 준 경우가 연소의 안정화에 필요한 재순환영역으로의 연료의 혼합이 잘 되어 유입관 바깥쪽에 연료를 분사시키는 것보다 좋은 분사위치임을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.139.1-139.1
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• 2015

열플라즈마 토치 및 자유연소아크 시스템 개발이 증가함에 따라 실험을 통해 얻기 어려운 물리적 특성들을 파악하기 위해 전산유체역학을 이용한 해석방법이 널리 이용되어 왔다. 대부분의 경우에 해석의 용이성을 위하여 2차원 축대칭으로 가정하여 계산을 수행하지만, 2차원 해석만으로는 실제 물리적인 현상을 정확하게 반영하기 힘들다. 따라서 보다 실질적인 결과를 얻기 위해서는 기존의 2차원 해석방법을 3차원 해석방법으로 변환할 필요성이 있다. 본 논문에서는 3차원 열플라즈마 해석을 위한 첫 단계로써 상용 CFD 프로그램인 ANSYS CFX를 사용하여 동일한 해석모델에 관하여 2차원 해석과 3차원 해석을 수행하였다. 해석방법 및 결과의 타당성을 평가하기 위하여 Schnick-Fuessel 모델 (SF 모델)과 Haddad-Farmer 모델 (HF 모델)을 선정하여 각각의 모델에 대한 해석결과를 문헌에서 발췌한 실험결과 등과 비교하였다. 이러한 결과 비교를 통해서 본 연구에서 적용한 열플라즈마 해석에 관한 수치해석 방법이 충분히 3차원 해석으로 확장 가능함을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.05a
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• pp.257-262
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• 2009

Elastic-Plastic structural analysis was performed to evaluate structural characteristic and integrity for rocket motor case of solid propulsion system. The structural analyses were compared and evaluated using the simplified 2-D axisymmetric model and 3-D full model for rocket motor case with torispherical dome type. And pre-tension load for bolt model was considered in structural analysis. The results of displacement and stress for the simplified 2-D axisymmetric model and 3-D full model were in an good agreement with each other. Therefore, the simplified 2-D axisymmetric model for rocket motor case was recommended to verify quickly the structural integrity and save the modeling and calculating time in initial design stage. Also, the structural characteristic and integrity for rocket motor case according to 5 dome types was evaluated to select the optimal dome shape.

• Journal of Energy Engineering
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• v.1 no.1
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• pp.76-86
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• 1992

A three-dimensional model has been developed for pulverized coal combusters and gasifiers. Coal devolatilization, heterogeneous char oxidation, gas particle interchange, radiation, gas phase oxidation, primary and secondary stream mixing, and heat losses are considered. A finite difference method was used to solve the ordinary non-linear differential equations. The effects of primary and secondary stream flow ratio and coal particle size are investigated.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.11a
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• pp.857-862
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• 2011

3 dimensional turbine exhaust gas flow was simplified to an axisymmetrical flow and calculated with detailed chemistry models. GRI 35 species-217 reaction step model and simplified 11 species 15 reaction model was applied to the secondary reaction of the turbine exhaust gas and compared. All the model captured the secondary combustion on the base region, and the temperature was 600K higher than that without turbine exhaust gas. This means the local temperature of the base can be higher in the case of real 3 dimensional flow. The simplified model show the similar results to the GRI detailed chemistry model although the former affected the engine plume structure slightly.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.5
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• pp.567-573
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• 2010

In this study, we evaluated the structural integrity and weight of a rocket motor with a torispherical dome by size optimization. Size optimization was achieved by first-order and sub-problem methods, using the Ansys Parametric Design Language (APDL). For rapid design verification, a modified 2D axisymmetric finite-element model was used, and the bolt pre-tension load was expressed as function of the ratio of the cross-sectional area. The thickness of the dome and the cylindrical part of the rocket motor were selected as the design parameters. Our results showed that the weight and structural integrity of the rocket motor at the initial design stage could be determined more rapidly and accurately with the modified 2D axisymmetric finite-element model than with the 3D finite-element model; further, the weight of the rocket motor could be saved to maximum of 17.6% within safety limit.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.10 no.2
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• pp.53-61
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• 2006

Axisymmetric numerical thermal analysis for a 3-dimensional regenerative cooling system in a rocket engine is carried out. To predict the accurate heat transfer with the stiff temperature distribution, several tests have been conducted for the grid size, the properties variation of the coolant and the combustion gas depending on temperature. The axisymmetric heat flux model is defined using fin efficiencies and is designed to be equivalent to the heat flux of the 3-dimensional coolant channel. For comparison purpose, the 1-dimensional analysis using Bartz equation is also conducted. The performance of the present model in predicting the cooling characteristics of a 3-dimensional regenerative cooling system is compared with the 3-dimensional results of RTE(Rocket Thermal Evaluation). It is found that the present method predicts much closer results to those of RTE code than 1-dimensional analysis.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.9-9
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• 1998

가스터빈 연소기의 난류유동장을 구성하는 기본적인 유동형태는 크게 밀폐관내의 돌연 확대를 가지는 동축제트, 선회유동, 그리고 연소공기공 및 회석공기공을 통해 연소실에 수직방향으로 유입되는 제트유동 등으로 분류할 수 있다. 실제 가스터빈 연소기내의 난류유동장을 수치해석하기 위해서는 임의의 형상을 갖는 3차원 유동장을 모사할 수 있는 수치해석법과 고차정확도를 유지하면서도 수렴안정성을 만족시키는 대류항 처리기법 등과 같은 수치모델의 개발이 선행되어야 하며, 이와 함께 복잡한 난류연소유동장을 정확히 묘사할 수 있는 난류모델 및 난류연소모델의 개발 및 검증이 가장 중요한 요인이 된다. 또한 가스터빈 연소기의 최적 설계는 넓은 작동구간에서 높은 효율, NOx 및 CO 배기량의 저감, 희박연소 가연한계의 확장, 연소계통에서의 낮은 압력강하, 낮은 연소벽면온도와 온도구배를 유지시키기 위한 공기에 의한 충분한 냉각 같은 서로 상충되는 설계조건을 만족해야 한다. 그리고, 이러한 상충된 연소설계조건들을 충족시키는 최적 연소기의 설계를 위해서는 실험적인 연구뿐만 아니라 연소기내의 물리적인 현상을 잘 반영할 수 있는 물리적 모델을 바탕으로 한 연소유동의 해석적인 연구를 필요로 한다. 본 연구에서는 원통형 가스터빈 연소기의 등온 및 연소유동장, 그리고 연소기와 연결되는 Scroll 내부의 난류유동장에 대한 수치해석을 수행하여 수치 및 물리모델의 예측능력을 검증하였고, 가스터빈 연소유동장 해석에 관련된 중요 논점들에 대하여 심도있게 분석하였다.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 2005.04a
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• pp.3-57
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• 2005

왕복동 내연기관에서의 연소 및 배기가스 생성은 복잡한 3차원 영역 내에서 난류 유동, 분무, 화학반응, 열전달, 경계층 현상이 상호 연계되어 있는 매우 복합적인 과정이다. 특히 난류 연소 현상은 기관의 효율을 결정하는 연소 속도와 pollutant의 배출 농도를 결정하는 핵심 요소로서 관련 모델과 수치 해법에 대해 학술적, 공학적 측면에서 세계적으로 활발한 연구가 이루어지고 있다. 이를 위해 수행되는 다양한 실험 측정과 수치 해법을 통해 얻어지는 3차원 과도 상태의 방대한 스칼라량과 벡터량에 대한 정보를 효율적으로 처리하기 위해서는 적절한 가시화 과정이 필수적이다. 여기서는 최근 다양한 엔진 타입들에 대한 응용 사례와 함께 난류 연소 모델링을 위한 새로운 접근법으로서 조건평균법(conditional averaging)에 대해 간략히 소개하고자 한다. 난류예혼합연소에서의 난류화염속도에 대한 DNS와 영역조건평균에 기초한 예측식의 검증, 천연가스 jet의 자발화 지연기간, n-heptane jet의 자발화 진행 과정, HSDI 엔진, HCCI 엔진, CNG 엔진, LPG 분무 및 엔진, GDI 엔진 등에 대한 연구 결과들은 정보 가시화의 한 사례가 될 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.3 no.2
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• pp.18-24
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• 1999

Liquid ramjet combustor is closely connected with complex phenomena due to a series of processes such as intake air, spray, mixing, and combustion. The present numerical experiments were peformed to investigate these flow characteristics for two and three dimensional liquid ramjet combustor. Grid system was made with three domains: intake region where air is supplied and fuel is injected, combustor and nozzle region, and exit atmosphere region. The numerical results showed that two and three dimensional flow patterns in recirculation region of combustor were significantly different each other and spray model was necessary to predict correctly the chemical reaction flow characteristics. Numerically examined for two different location of fuel injector, one is located on the bottom position of curved intake and the other is located on the top position. We found that bottom position of fuel injector is better than top position because fuel influx to the recirculation region which is need to sustain chemical reaction is more than the latter.