• 대한기계학회논문집B
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• 제27권8호
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• pp.1158-1164
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• 2003

Steady-state structure and acoustic-pressure responses of $H_2$/Air counterflow diffusion flames are studied numerically with a detailed chemistry in view of acoustic instability. The Rayleigh criterion is adopted to judge acoustic amplification or attenuation from flame responses. Steady-state flame structures are first investigated and flame responses to various acoustic-pressure oscillations are numerically calculated in near-equilibrium and near-extinction regimes. The acoustic responses of $H_2$/Air flame show that the responses in near-extinction regime always contribute to acoustic amplification regardless of acoustic-oscillation frequency Flames near extinction condition are sensitive to pressure perturbation and thereby peculiar nonlinear responses occur, which could be a possible mechanism in generating the threshold phenomena observed in combustion chamber of propulsion systems.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권1호
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• pp.32-40
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• 2006

A linear acoustic analysis has been performed to elucidate damping characteristics of acoustic cavities in a liquid rocket combustor. Results have shown that resonant frequencies of acoustic cavity obtained by classical theoretic approach and by the present linear analysis are somewhat different with each other. This difference is attributed to the limitation of the simplified classical theory. To quantify the damping characteristics, acoustic impedance has been introduced and resultant absorption coefficient and conductance have been evaluated. Satisfactory agreement has been achieved with previous experiment. Finally the design procedure for an optimal tuning of acoustic cavity has been established.

• 항공우주기술
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• 제4권1호
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• pp.171-178
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• 2005

고성능 로켓엔진의 터보펌프를 구동하기 위한 연료 과농 가스발생기에 대하여, 연소 불안정 발생시 모사배관를 각각의 음향모드 공진주파수를 모사하는 방법을 통하여 결정하였다. 관심 있는 음향모드의 몇 파장만을 모사하여 실제 연소시험에 바로 적용할 수 있는 짧은 길이의 배관도 제시하였다. 가스발생기에서의 연소불안정을 제어하기 위한 하나의 방안으로서, 모사배관의 길이를 바꾸어 분사기의 동특성과 연소실의 공진 음향 모드를 서로 분리시켜 상호작용이 일어나지 않게 할 수 있으며, 이러한 특성은 연소시험을 통해 확인되었다. 비행용 가스발생기의 연소시험과 연소불안정 제어를 위한 일련의 방안으로서 모사배관를 결정하는 방법을 확립하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권3호
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• pp.1-8
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• 2010

로켓 엔진의 연소불안정을 제어하기 위해 연소실에 1/4파장 공명기가 장착된 경우의 음향감쇠 특성을 수치해석적으로 조사하였다. 모형 연소실에서의 연소장을 수치해석하여 기본 음향파 응답특성을 분석하였고, 기존 공명기 설계안을 검토하였다. 다음으로, 이 연소실에 음향공명기를 장착하여 공명기 내부 물성치를 예측하였다. 이를 토대로 음향모드를 감쇠시킬 수 있는 주파수 동조 방안을 연구하였다. 공명기 내부의 물성치를 토대로 각 공명기를 최적 동조 길이로 설계할 경우에 충분한 감쇠 성능을 얻을 수 있었다. 또다른 설계안으로 모든 공명기를 동일 길이로 설계한 경우의 길이에 따른 감쇠성능을 비교하여 제시하였다. 이를 토대로 최적의 동조길이를 찾아낼 수 있었다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.76-84
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• 2009

The vibration and stability of thin, flexible corotating disks in an enclosed compressible fluid is investigated analytically and compared with the results of a single rotating disk. The discretized dynamical system of the corotating disks is derived in the compact form of a classical gyroscopic system similar with a single disk. For the undamped system, coupled structure-acoustic traveling waves destabilize through mode coalescence leading to flutter instability. However, it is found that the flutter regions of the corotating disks are wider than those of a single disk. A detailed investigation of the effects of dissipation arising from acoustic or disk damping is also performed. Finally, in the presence of both acoustic and disk dampings, the instability regions are found and compared with those of a single disk. Although this study does not allow a radial clearance between the disk and the enclosure, the computational frame work of the problem can be expanded to the system having the radial clearance in an enclosure.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권9호
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• pp.1821-1832
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• 2005

This study realizes the conceptual method to predict combustion instability in actual full-scale combustion chamber of rocket engines by experimental tests with model (sub-scale) chamber. The model chamber was designed based on the methodologies proposed in the previous work regarding geometrical dimensions and operating conditions, and hot-fire test procedures were followed to obtain stability boundaries. From the experimental tests, two instability regions are presented by the parameters of combustion-chamber pressure and mixture (oxidizer/fuel) ratio, which are customary for combustor designers. It is found that instability characteristics in the chamber with the adopted jet injectors can be explained by the correlation between the characteristic burning or mixing time and the characteristic acoustic time: In each instability region, dynamic behaviors of flames are investigated to verify the hydrodynamically-derived characteristic lengths of the jet injectors. Large-amplitude pressure oscillation observed in upper instability region is found to be generated by lifted-off flames.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.498-506
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• 2007

Using wind tunnel, experimental approaches were employed to investigate fluidelastic instability of tube bundles, subjected to uniform cross flow. There are several flow-induced vibration excitation mechanisms, such as fluidelastic instability, periodic wake shedding resonance, turbulence-induced excitation and acoustic resonance, which could cause excessive vibration in shell-and tube heat exchanges. Fluidelastic is the most important vibration excitation mechanism for heat exchanger tube bundles subjected to cross flow. The system comprised of cantilevered flexible cylinder(s) and rigid cylinders of normal square array, In order to see the characteristics of flow in tube bundles, particle image velocimetry was used. From a practical design point of view, Fluidelastic instability may be expressed simply in terms of dimensionless flow velocity and dimensionless mass-damping. The threshold flow velocity for dynamic instability of cylinder rows is evaluated and the data for design guideline is proposed for the tube bundles of normal square array.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권12호
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• pp.35-40
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• 2006

연소실 출구 노즐을 갖는 모델 덤프 연소기에서의 연소불안정과 스피커를 이용한 능동제어의 가능성에 대한 연구를 수행하였다. 예혼합 가스의 유입속도, 연소실 길이, 당량비를 변화시켜가며 동압과 화염구조를 동시에 측정하였다. 유입속도와 연소실 길이는 덤프 연소기에서의 와류 생존시간에 영향을 주기 때문에, 연소길 길이가 길어질수록 그리고 유입속도가 작아질수록 연소불안정의 주파수는 작아지고, 동압에서 얻어진 최대 스펙트럼밀도 또한 전반적으로 작아지는 경향을 보였다. 당량비에 따라 불안정의 강도와 주파수 특성도 변했는데, 당량비의 증가에 따라 불안정 주파수와 연소불안정 강도는 증가하는 경향을 나타내었다. 폐루프 방식의 제어를 통하여 스피커를 이용한 능동제어는 이러한 혼합 acoustic-convective 모드 연소불안정으로 발생하는 와류의 발전을 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.187-199
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• 2011

본 연구는 희박 예혼합 연소기에서 연소실과 연료-공기 혼합부의 공진모드의 관계가 연소불안정에 어떤 영향을 미치고 있는지에 대하여 실험적으로 확인한 연구이다. 다체널 동압측정을 통하여 각각 위치에서 동압의 모드와 각 센서들간의 phase를 분석하여 연소불안정의 원인을 규명할 수 있었다. 연소실의 길이와 혼합부의 길이를 음향학적 경계로 일치시켜 연소불안정 특성을 확인해 보았을 때 두가지 서로 다른 연소불안정 모드를 확인할 수 있었는데 저주파 연소불안정 특성은 화염의 열방출 섭동과 연소실의 공진모드에 기인하며, 고주파 영역대의 연소불안정 현상은 혼합부의 길이를 변경하였을 때 발생하는 또 다른 불안정 현상임을 실험적으로 확인할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제39권4호
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• pp.371-377
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• 2020

종횡비(Length/Diameter, L/D)가 크고, 실린더-슬롯형 그레인을 적용한 고체로켓모터의 연소시험에서 연소불안정 현상이 발생하였다. 압력섭동을 스펙트럼 분석한 결과 중심축 길이방향 주파수가 지배적임이 확인되어, 음향노드와의 일치를 해소하기 위해 실린더 파트의 길이를 증가시켰다. 또한 고체로켓모터에서 발생하는 유동 구조에 의한 불안정성 발생 원인을 분석하기 위하여 음향모드해석과 유동해석을 수행하였다. 설계 변경 전후 그레인 형상을 이용하여 연소실 내 압력 진동 크기 및 주파수에 대해 정량적 비교를 통해 연소불안정이 저감됨을 확인하였다. 최종적으로 연소시험을 수행하여 해석결과와 같이 연소불안정 현상이 사라짐을 확인하였다.