• International Journal of Aerospace System Engineering
• /
• 제2권1호
• /
• pp.58-61
• /
• 2015

Under the background of combustion instability in solid rocket motor, to study the relationship between pressure oscillations and dynamic process of propellant flames, it is necessary to simulate an oscillation environment with certain frequency, amplitude and duration. This paper presents an experimental installation of pressure oscillation based on pulse-driving technique, with which pressure oscillations features under different pulse-driving conditions were compared and analyzed. For the pulse-driver applied in this paper, a pressure oscillation with 0.15s-0.5s duration, 179Hz-210Hz first order frequency, 0.04MPa-0.35MPa amplitude is simulated. The test results show that an oscillation with higher frequency and lager amplitude can be obtained when pulse-driver is installed on the top of the installation cavity, while on the side, an oscillation with a longer duration and approximate cavity natural frequency can be simulated.

• 한국추진공학회지
• /
• 제8권2호
• /
• pp.85-94
• /
• 2004

본 연구에서는 이중 와류 동축형 분사기의 설계 인자 특성 파악을 위해 실 추진제 연소 시험을 수행하였다. 본 시험에서는 물냉각이 적용된 재사용이 가능한 구리 재질의 노즐을 사용하였다. 연소 시험 시 고압 연소 조건에서 주요 설계 변수인 분무각과 함몰길이의 영향을 살펴보았다. 이 두 변수는 분사기의 연소 성능과 동특성, 수력학적인 특성에 큰 영향을 미치고 있다. 함몰영역에서의 내부혼합은 같은 유량을 보내기 위해 필요한 차압의 증가와 더불어 연소 효율을 증가시킨다. 내부 화염에 의한 분사기 차압은 LOx 축 방향 모멘텀 및 함몰길이의 변경을 통해 감소 또는 증가됨을 알 수 있었다. 또한 연소기에서 발생하는 동압 특성은 분사기의 형상에 따라 변화함을 알 수 있었다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제17권4호
• /
• pp.518-525
• /
• 2016

This paper presents the characteristics of non-fundamental multi-mode combustion instability and the effects of high-harmonic components on the Rayleigh criterion. Phenomenological observations of multi-harmonic-mode dynamic pressure waves regarding the intensity of harmonic components and the source of wave distortion have been explained by introducing examples of second- and third-order harmonics at various amplitudes. The amplitude and order of the harmonic components distorted the wave shapes, including the peak and the amplitude, of the dynamic pressure and heat release, and consequently the temporal Rayleigh index and its integrals. A cause-and-effect analysis was used to identify the root causes of the phase delay and the amplification of the Rayleigh index. From this analysis, the skewness of the dynamic pressure turned out to be a major source in determining whether multi-mode instability is driving or damping, as well as in optimizing the combustor design, such as the mixing length and the combustor length, to avoid unstable regions. The results can be used to minimize errors in predicting combustion instability in cases of high multi-mode combustion instability. In the future, the amount of research and the number of applications will increase because new fuels, such as fast-burning syngases, are prone to generating multi-mode instabilities.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.121-124
• /
• 2008

본 논문에서 연료 과농 가스발생기의 동적 연소 특성을 수록하였다. 연소실과 추진제 매니폴드 내에서 발생하는 압력 섭동을 계측하여 데이터 분석을 실시하였다. 단독 연소 시험에서는 연소압에 관계없이 연소가 안정적으로 이루어졌으나 터빈 매니폴드 장착의 경우, 산소 임계 압력에 해당하는 50 bar이하의 저압 조건에서 저주파 연소 불안정이 발생하는 것을 확인하였다. 이는 연소실 특성 길이 증가에 의한 축방향 연소 불안정으로 여겨지며, 연소압 증가에 따라 압력 섭동이 증가함을 확인하였다.

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

• 한국연소학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.30-36
• /
• 2012

Dynamic characteristics of combustion occurring in various combustion devices have been extensively studied since most of high-performance combustion devices are susceptible to hazardous, unstable combustion that deteriorates combustor's lifetime. One of the most severe unstable combustion phenomena is high-frequency combustion instability in which heat release fluctuations from combustion are coupled to resonant modes of the combustor. Here in this study, characteristics of high-frequency combustion instabilities observed in three different combustion devices have been presented. Lean-premixed combustion instability occurs mainly due to equivalence ratio fluctuations which induce large heat release oscillations at lean conditions. Liquid-fueled combustion also shows high-frequency instability from energy coupling between pressure and heat release oscillations.

• 한국추진공학회지
• /
• 제14권5호
• /
• pp.8-14
• /
• 2010

액체로켓 엔진 개발을 위한 재생냉각 연소기의 연소시험이 연소실 압력 30 bar, 60 bar 조건에서 수행되었다. 본 논문에서는 추진제 매니폴드 및 연소실에 설치된 동압 센서에서 얻어진 압력 섭동 결과에 대해 분석하였다. 60 bar 연소시험과는 달리 30 bar 연소시험에서는 150 Hz 대역의 저주파 섭동이 지속적으로 관찰되었다. 이러한 저주파 섭동은 산화제/연료 매니폴드와 연동을 하고 있었다. 하지만 30 bar 연소시험에서도 연소실 내 압력 섭동의 RMS 값은 연소실 압력의 0.8 % 수준으로 연소 안정성 범위 안에서 연소기가 작동함을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제13권6호
• /
• pp.34-40
• /
• 2009

본 논문은 액체로켓엔진의 구성품인 연소기와 가스발생기의 연소 안정성 평가를 위한 평가 방법과 기준에 관해 서술하였다. 두 가지 평가 방법이 있는데, 첫 번째는 일반적인 정상 연소 시험을 통해 연소 안정성 여부를 판단하는 통계적인 접근 방식을 취하는 정적 평가와 두 번째로는 연소장에 압력 교란을 일으키는 장치를 이용, 생성된 펄스의 감쇠 특성을 파악하는 동적 평가가 있다. 누적된 실제 추진제 연소 시험 결과를 통해서 정적 평가의 안정성 여부는 Root-Mean-Square 값이 연소실 압력의 3%, 동적 안정성 여부는 가진된 압력 섭동의 감쇠시간이 10 msec로 기준을 설정하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제30권2호
• /
• pp.91-97
• /
• 2002

응축영역 에너지 방정식과 기체 영역에 관한 화염모델을 사용하여 연소실 압력 강하에 반응하는 고체 추진제의 동적 소화 특성을 살펴보았다. 화염모델에서는 기체가 반응영역을 통과하는데 걸리는 시간(잔존시간, r,)이 동적 소화 특성을 결정하는 중요한 인자임을 확인하였다. 본 논문에서는 r,을 확산과 화학반응 시간의 다양한 조합으로 가정하였으며 이를 이용하여 동적 소화 특성을 살펴보았다. 또한 연소실 부피의 유한함에 따른 압력변화와 이에 대한 연소의 동적 반응도 살펴보았다. 동적 소화는 화학반응 시간보다는 확산 시간에 의하여 커다란 영향을 받는 현상임을 확인하였다. 그리고 연소실 부피가 유한한 경우가 무한한 경우보다 복잡한 동적 소화 특성을 보여주었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.227-230
• /
• 2008

고체 추진기관의 점화 방식은 전방 및 후방의 두가지로 나뉘어 진다. 전방 점화 방식은 점화기 작동 후 추진제 그레인 전체가 연소하기 위한 일정 압력을 노즐 마개로 유지하는 형태이다. 그러나 후방 점화 방식은 일반적으로 점화기와 마운트가 일체형으로 노즐 목에 삽입 후 조립한다. 이로 인해 마운트는 점화기 방출 에너지와 추진제 연소 압력에 의한 하중을 지지해야 한다. 본 연구에서는 연소 시험 결과 및 유한 요소 해석을 통해 후방형 점화기 마운트의 동적 거동 결과를 검증하였다.