The objective of this paper is to characterize dynamic pressure traces measured at self-excited combustion instabilities occurring in two combustion systems of different hardware. One system is a model lean premixed gas turbine combustor and the other a fullscale bipropellant liquid rocket thrust chamber. It is commonly observed in both systems that low frequency waves at around 300㎐ are first excited at the onset of combustion instabilities and after a short duration, the instability mode becomes coupled to the resonant acoustic modes of the combustion chamber, the first longitudinal mode for the lean premixed combustor and the first tangential mode for the rocket thrust chamber. Low frequency waves seem to get excited at first since flame shows the higher heat release response on the lower frequency perturbations with the smaller phase differences between heat release and pressure fluctuations. Nonlinear time series analysis of pressure traces reveals that even stable combustion might have chaotic behavior with the positive maximum Lyapunov exponent. Also, pressure fluctuations under combustion instabilities reach a limit cycle or quasi-periodic oscillations at the very similar run conditions, which manifest that a self-excited high frequency instability has strong nonlinear characteristics.
Park, K.Y.;Song, K.D.;Shin, Y.J.;Chang, K.C.;Kim, K.S.;Kim, J.K.
Proceedings of the KIEE Conference
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1995.07c
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pp.1344-1346
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1995
The interrupting capability of gas circuit breakers(GCB) are critically dependent on the pressure rise of the puffer cylinder or the thermal expansion chamber at current zero. Therefore it's very useful for the designers to know the pressure rise there at the design stage. Much effort has been done to predict the pressure rise in the puffer cylinder or the thermal expansion chamber in no-load condition. Thus, we now calculate it with reasonable accuracy with the simple programs coded by ourselves or with the commercial CFD packages. However, it has been still difficult problem to calculate it under the existence of arc. In this paper, we propose a method which can be used to predict the pressure rise in the thermal expansion chamber of thermal expansion type GCB. The method has been applied to the 25.8kV 25kA thermal expansion type model GCB and the calculated results have been compared with those from experiment.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2005.11a
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pp.46-55
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2005
For the sea-level performance test of rocket motor designed to operate in the upper atmosphere, ejectors with no induced secondary flow are generally used, which serves dual purposes of evacuating the test cell and performing as a supersonic exhaust diffuser (SED). The main concern of this research is to simulate starting transients in order to visualize evolution of internal shock structures in SED with different initial cell (vacuum chamber) pressures. RANS code with low Reynolds $k-\varepsilon$ turbulence model was employed for these computations. Numerical results were compared with the pressure measurements previously performed [Proceedings of 2004 Annual Conference, KIMST], and showed good agreements with pressure-time history of measured data. In the case of low vacuum chamber pressure, abrupt impingement of the under-expanded supersonic jet from the nozzle onto the diffuser wall was observed, whereas initial impingement point was located downstream and moved slowly upstream in the case of non-vacuum chamber pressure. In spite of initially dissimilar evolution of shock structures, iso-mach contour revealed that the steady shock structures had little difference except the location of flow separation and normal shock.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.17
no.4
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pp.43-48
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2013
A study is analyzed on the adverse pressure gradient and the transient regime of supersonic diffuser with Computational Fluid Dynamic. The flow field of supersonic diffuser is calculated using Axisymmetric two-dimensional Navier-Stokes equation with $k-{\epsilon}$ turbulence model. The transient simulation is compared in terms of mach number and static temperature of vacuum chamber according to pressure variation of rocket engine combustion chamber. Combustion gas flow into the vacuum chamber during operation of the supersonic diffuser. According to this phenomenon, the pressure and the temperature rise in the vacuum chamber were observed. Thus, the protection system will be necessary to prevent the pressure and temperature rise in the transition process during operation of the subsonic diffuser.
KIM, CHUL-KYU;LEE, KYOUNG-KEUN;LIM, TAE-GYUN;JANG, CHOON-MAN
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.27
no.6
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pp.764-772
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2016
This paper presents on the evaluation of numerical analysis model of a ball valve used for a gas pipeline. The ball valve has important role to control the gas flow of the pipeline as well as safety operation to prevent gas explosion at the emergency. For the validation of numerical simulation, the computational domains are introduced three different types: a hexahedron chamber connected to a pipeline outlet without considering the geometry of pressure tubes, a pipeline only considered the geometry of pressure tubes, and a pipeline connected both of the a hexahedron chamber and pressure tubes. The commercial code, SC/Tetra, is introduced to solve the three-dimensional steady-state Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis in the present study. The valve flow coefficient and valve loss coefficient with respect to the valve opening rate of 30%, 50%, and 70% are compared with experimental results. Throughout the numerical analysis for the three analysis domains, pressure computed along the pipeline is affected by computational domains. It is noted pressure obtained by the computational model considering both of the a hexahedron chamber and pressure tubes has a relatively good agreement to the experimental data.
A test was performed to collect the data to validate an analytic method for vent hole sizing on the nose fairing of a launch vehicle. The bake-out chamber at KARI was used to simulate the ambient pressure drop, and pressure difference data were collected for a model with various kinds of vent holes which was installed in the chamber. The characteristics of the test facility and measurement equipments were evaluated for the measurement of the transient behaviors. The measured data were processed in consideration of the characteristics of the facility and equipments, and the effects of vent hole size and configuration on the pressure variation in the model were analyzed based on the data.
Transactions of The Korea Fluid Power Systems Society
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v.2
no.1
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pp.15-22
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2005
The purpose of this study is to find the effective dynamic characteristics of an improved pneumatic cushion cylinder with a spring type needle valve. The dynamic model represented the peak pressure control method when the pneumatic cushion cylinder is moving forward or backward in the horizontal direction. It was found from the simulation results that the peak pressure in the cushion chamber is affected by the spring, which helps to understand the performance of the pneumatic cushion cylinder and to improve or design a better cushion needle valve component. From the simulation results, the stability of pneumatic cushion cylinder with a spring type needle valve was superior and its cushion capability was also better than that without the spring.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2007.11a
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pp.99-102
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2007
Pressure Sensitive Paint(PSP) means a reacting paint in pressure. The calibration of PSP and the wind tunnel test of PSP painted model are required to measure pressure using by PSP. Therefore, the post processing from these results shows the information and image of the pressure distribution. PSP can show the information of total pressure from the wind tunnel test and the calibration. In this study, equipments of PSP are composed, and calibration is accomplished using by PSP. Results of design and manufacturing calibration chamber till ability of advance calibration system study.
Nonlinear characteristics of air pressure variation and wave transformation of a fixed air-chamber structure are discussed theoretically and experimentally. Two analytical methods(method I and II) based on the perturbation method and Green's formula are employed in order to evaluate nonlinearities by the submerged and semi-submerged air-chamber structure. Moreover, an air compression model is newly developed to estimate the dynamic air pressure in the air-chamber inside the structure, assuming the Boyle-Charles's law with adiabatic process in the air pressure variation. Theoretical values of the method I considering evanescent mode waves at an fictious boundary, are in good agreement with those of method II employing the fictious boundary which is not affected by evanescent mode waves. Both theoretical values are shown to agree well with experimental values.
Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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1999.11a
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pp.149-154
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1999
This paper describes a passive safety injection system with free piston Stirling pump working withabundant decay heat in the nuclear reactor during the hypothetical accident. The water column in the tube assembly connected from the hot chamber to the cold chamber in the pump oscillates periodically due to thermal volume changes of non-condensable gas in each chamber. The oscillating pressure in the water column is converted into the pumping power with a suction-and-bleed type valve assembly. In this paper a dynamic model describing the frequency of oscillation and pumping pressure is developed. It was found that the pumping pressure is a function of the temperature difference between the chambers. Also, the frequency oscillation depends on the length of the tube with water column.
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