• 대한기계학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.635-644
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• 1986

A Compuressible turbulent boundary layer effect of the high temperature, accelerating gas flow through the De-Laval nozzle on combustion chamber pressure is numerically investigated. For this purpose, the coupled momentum integral equation and energy integral equation are solved by the Bartz method, and 1/7 power law for both the turbulent boundary layer velocity distribution and temperature distribution is assumed. As far as the boundary layer thicknesses are concerned, we can obtain reasonable solutions even if relatively simple approximations to the skin friction coefficient and stanton number have been used. The effects of nozzle wall cooling and/or mass flow rate on the boundary layer thicknesses and the combustion chamber pressure are studied. Specifically, negative displacement thickness is appeared as the ratio of the nozzle wall temperature to the stagnation temperature of the free stream decreases, and, consequently, it makes the combustion chamber pressure low.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.337-342
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• 2013

이번 연구에서는 de Laval nozzle를 이용하여 다양한 유체해석 모델과 프로그램을 비교하여 그 성능을 파악하였다. de Laval nozzle은 eigenvalue에 의해 eigenvector값이 '-'와 '+'값을 동시에 갖는 물리현상을 내포하고 있으며, 압력조건에 따라 내부에서 Normal shock이 발생하게 된다. 이러한 non-linearity를 현재 우리가 주로 사용하고 있는 상용프로그램(cfx, fluent)과 EDISON, 직접 코딩한 프로그램(Matlab이용)이 얼마나 잘 표현하는지 알아보았다. 그 결과 Van Leer Vector Splitting을 이용할 경우 물리현상을 제일 잘 표현 하였다. 또한 난류 유동(Turbulence flow)을 고려하게 될 경우, Mesh가 Boundary layer를 표현할 정도로 정밀하지 못하다면 제대로 된 해석 결과를 얻을 수 없었으며, Wall 근처에서 Non-slip condition에 의해 Vortex가 형성되고, 이 Vortex가 Back flow를 유도하여 해가 수렴하는데 방해를 하게 됨을 알 수 있었다. 이를 방지하기 위해서는 유동이 잘 표현될 수 있도록 적절한 Computational environment를 형성해 주는 것이 매우 중요하다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.8-15
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• 2014

고체 로켓 추진기관의 노즐목 삽입재에 적용하는 그라파이트의 삭마율 특성을 분석하였다. 지상연소시험은 3종류의 일반적인 노즐형태를 갖는 추진기관을 사용하여 수행하였다. 즉, De-Laval 형태, 토출관 형태, 내삽 형태이다. 13종류의 서로 다른 형상의 추진기관에 다양한 추진제를 적용하였고, 노즐목 위치에 그라파이트를 적용하여 총 37회의 연소시험을 수행하였다. 분석결과 그라파이트의 삭마율은 연소실 평균압력이 상승함에 따라, 산화몰분율이 증가함에 따라 증가함을 알 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.12-20
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• 2017

고체 로켓 추진기관의 노즐목 삽입재에 적용하는 흑연의 삭마율 특성을 분석하였다. 지상연소시험은 3 종류의 일반적인 노즐형태를 갖는 추진기관을 사용하여 수행하였다. 즉, De-Laval 형태, 토출관 형태, 내삽 형태이다. 10 종류의 서로 다른 형상의 추진기관에 다양한 추진제를 적용하였고, 노즐목 위치에 흑연을 적용하여 총 48회의 연소시험을 수행하였다. 분석결과 흑연의 삭마율은 연소실 평균압력이 상승함에 따라, 산화제 몰분율이 증가함에 따라 증가함을 알 수 있었다. 또한, 연소실 압력, 산화제 몰분율, 노즐목 크기 등 3 가지의 영향인자를 고려한 노즐목 삭마율 관계식을 유도하였으며, 측정치와 비교한 결과 ${\pm}0.10mm/s$ 이내로 일치하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.477-482
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• 2009

로켓노즐 유동은 성능에 대단히 중요한 영향을 미치나, 고온 고압의 가스 유동 특성으로 직접적인 측정이 매우 어렵다. 이러한 문제 해결을 위해 수력학적 상사(hydraulic analogy)기법이 개발되었으며, 본 연구에서는 고온 고압의 로켓 노즐 유동에 대한 수력학적 상사의 적용 가능성이 시험되었다. 로켓 모타의 축대칭 De Laval 노즐 내부 유동현상에 관한 연구가 수력학적 상사를 이용하여 설계된 2차원 수문형 시험장치(2-D Sluice-Type Water-Table)에서 수행되었다. 정량적인 시험을 위해서는 $k{\neq}2$인 기체 유동에 대한 비상사성 문제 해결이 필요하며, 본 연구에서는 시험대를 경사시켜 유동방향 중력가속도 영향을 감소시킴으로서 점성에 의한 비상사성 문제 해결을 시도하였다. 유동 가시화를 통해 수력학 상사에 대한 이해를 깊이할 수 있었으며, 수력학적 상사 실험(2차원 등엔트로피 유동)의 관련 분야에 대한 다양한 적용 가능성이 확인되었다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제21권2호
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• pp.38-44
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• 2022

Plasma density in semiconductor fabrication equipment becomes higher to achieve the improved the throughput of the process, but the increase of surface corrosion of the ceramic coated chamber wall has been observed by the increased plasma density. Plasma chamber wall coating with aerosol deposition prefer to be firm and uniform to prevent the potential creation of particle inside the chamber from the deformation of the coating materials, and the aerosol discharge nozzle is a good control factor for the deposited coating condition. In this paper, we investigated the design of the nozzle of the aerosol deposition to form a high-quality coating film. Computational fluid dynamics (CFD) study was employed to minimize boundary layer effect and shock wave. The degree of expansion, and design of simulation approach was applied to found out the relationship between the divergence angle and nozzle length as the key parameter for the nozzle design. We found that the trade-off tendency between divergence angle and nozzle length through simulation and quantitative analysis, and present the direction of nozzle design that can improve the uniformity of chamber wall coating.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권3호
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• pp.221-230
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• 2011

The cold spray process is an emerging technology that utilizes high velocity metallic particles for surface coating. Metallic powder particles are injected into a converging-diverging de Laval nozzle and accelerated to a high velocity by a supersonic gas flow. The cold spray process normally uses a circular nozzle that has a rather narrow spraying range. To overcome this fault, a slit nozzle was considered in this study. The slit nozzle is anticipated to reduce the coating process time because it has a wider coating width than the circular nozzle. However, the slit nozzle can reduce the coating efficiency because it does not allow as much gas and particle velocity as the circular nozzle. To improve the coating efficiency of a slit nozzle, the shape of the slit nozzle was modified. And the results of gas flow and particle behaviour according to the nozzlers shape were compared by the a numerical analysis. As a results, as Expansion Ratio(ER) of 7.5 was found to be the most optimal condition for enhancing the spraying efficiency when the ER was changed by the variation of nozzle neck and exit size.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 추계학술대회 논문집
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• pp.635-636
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• 2006