• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제32회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.205-212
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• 2006

Three-dimensional numerical study was carried out for the investigation of the detonation wave structures propagating in tubes. Fluid dynamics equations and conservation equation of reaction progress variable were analyzed by a MUSCL-type TVD scheme and four stage Runge-Kutta time integration. Chemical reaction was modeled by using a simplified one-step irreversible kinetics model. The variable gas properties between unburned and burned states were considered by using variable specific heat ratio formulation. The unsteady computational results in three-dimension show the detailed mechanisms of rectangular and diagonal mode of detonation wave instabilities resulting same cell length but different cell width in smoked-foil record. The results for the small reaction constant shows the spinning mode of three-dimensional detonation wave dynamics, which was rarely observed in the previous numerical simulation of the detonation waves.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제7권3호
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• pp.187-202
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• 2020

The exhaust nozzle serves back pressure of Pulse detonation combustor, so combustion chamber gets sufficient pressure for propulsion. In this context recent researches are focused on influence of nozzle effect on single cycle detonation wave propagation and propulsion performance of PDE. The effects of various nozzles like convergent-divergent nozzle, convergent nozzle, divergent nozzle and without nozzle at exit section of detonation tubes were computationally investigated to seek the desired propulsion performance. Further the effect of divergent nozzle length and half angle on detonation wave structure was analyzed. The simulations have been done using Ansys 14 Fluent platform. The LES turbulence model was used to simulate the combustion wave reacting flows in combustor with standard wall function. From these numerical simulations among four acquaint nozzles the highest thrust augmentation could be attained in divergent nozzle geometry and detonation wave propagation velocity eventually reaches to 1830 m/s, which is near about C-J velocity. Smaller the divergent nozzle half angle has a significant effect on faster detonation wave propagation.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제10권3호
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• pp.203-222
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• 2023

The detonation combustion is a supersonic combustion process follows on shock wave oscillations in detonation tube. In this paper numerical studies are carried out combined effect of blockage ratio and spacing of obstacle on detonation wave propagation of hydrogen-air mixture in pulse detonation combustor. The deflagration to detonation transition of stoichiometric (ϕ=1)fuel-air mixture in channel has been analyzed for effect of blockage ratio (BR)=0.39, 0.51, 0.59, 0.71 with spacing of 2D and 3D. The reactive Navier-Stokes equation is used to solve the detonation wave propagation mechanism in Ansys Fluent platform. The result shows that fully developed detonation wave initiation regime is observed near smaller vortex generator ratio of BR=0.39 inside the combustor. The turbulent rate of reaction has also a great significance role for shock wave structure. However, vortices of rapid detonation wave are appears near thin boundary layer of each obstacle. Finally, detonation combustor demonstrates the superiority of pressure gain combustor with turbulent rate of reaction of 0.6 kg mol/m3 -s inside the detonation tube with obstacle spacing of 12 cm, this blockage enhanced the turbulence intensity and propulsive thrust. The successful detonation wave propagation speed is achieved in shortest possible time of 0.031s with a significance magnitude of 2349 m/s, which is higher than Chapman-Jouguet (C-J) velocity of 1848 m/s. Furthermore, stronger propulsive thrust force of 36.82 N is generated in pulse time of 0.031s.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 제26회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.57-62
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• 2003

A general procedure of obtaining reliable one-step kinetics model for hydrocarbon mixture from the fully detailed chemistry is described iin this study. One-step theoretical formulation of the induction parameter model IPM uses a theoretical reconstruction of the induction time database obtained from a detailed kinetics library. Non-dimensional induction time calculations is compared with that of detailed kinetics. The IPM was latter implemented to fluid dynamics code and applied for the numerical simulation of detonation wave propagation. The numerical results including the numerical smoked-foil record show the all the details of the detonation wave propagation characteristics at the cost around 1/100 of the detailed kinetics calculation.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제45회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.359-362
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• 2012

The results are shown highly unstable mode's detonation dynamics by compared with weakly unstable mode. And we investigate the difference and similar features of 2D and 3D results. By using PSD via FFT, the effects of pre-exponential factor difference and of unstable mode were investigated in this study. The result of PSD is shown pulsed features in weakly unstable mode, but noselike in highly unstable mode. By compared between Sheliren image and overlaid slice image, the irregular feature of detonation waves structure was discussed in highly unstable mode.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.314-318
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• 2006

연소파를 이용한 로켓 점화장치 등에의 응용으로 관내에서 전파되는 데토네이션에 대한 관심이 증대되고 있으나 그 특성에 관하여 알려진 바는 많지 않다. 본 실험적 연구에서는 프로판-산소 혼합기로 채워진 직경 5mm, 길이 30m의 투명한 관을 이용하여 데토네이션 파의 진행을 고속촬영을 통하여 가시화하였다. 평균 속도를 측정한 결과, 압력이 감소함에 따라 정상적인 Chapman-Jouguet(CJ) 모드에서 약 $0.5V_{CJ}$에 이르는 저속 모드로 평균 속도가 감소하는 천이 영역이 존재한다. 관 길이 전체에 걸쳐 데토네이션 전파의 동적 특성을 관찰한 결과, 천이 영역에서는 데토네이션이 매우 불안정하여 주기적이거나 간헐적인 속도의 출렁임이 발생한다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2007년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.177-181
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• 2007

Present study examines the numerical issues of cell structure simulation for various regimes of detonation phenomena ranging from weakly unstable to highly unstable detonations. Inviscid fluid dynamics equations with $variable-{\gamma}$ formulation and one-step Arrhenius reaction model are solved by a MUSCL-type TVD scheme and 4th order accurate Runge-Kutta time integration scheme. A series of numerical studies are carried out for the different regimes of the detonation phenomena to investigate the computational requirements for the simulation of the detonation wave cell structure by varying the reaction constants and grid resolutions. The computational results are investigated by comparing the solution of steady ZND structure to draw out the minimum grid resolutions and the size of the computational domain for the capturing cell structures of the different regimes of the detonation phenomena.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.136-140
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• 2005

일차원 ZND 데토네이션 구조 해석 모델의 연장선상에서 경사 충격파와 경사 데토네이션 파에 대하여 Rankine-Hugoniot 관계식과 반응속도를 연계한 이차원 경사 데토네이션 파의 구조해석 모델을 제시하였다. 이에 기반을 두어 삼중점, 횡단 충격파 및 셀 구조를 포함하는 경사 데토네이션 파의 비정상 상세 구조를 조사하기 위한 이차원 유체역학 해석을 수행하였다. 전산 유체 해석 결과는 경사 데토네이션 파의 상세구조에 대한 깊이 있는 이해를 제공하며, 해석 모델은 경사 데토네이션 파를 연소 메커니즘으로 이용하는 극초음속 추진기관의 통합 설계도구로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권3호
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• pp.68-75
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• 2008

이전에 개발된 병렬 해석 코드를 이용하여 원형 관내에서의 삼차원 데토네이션 파 전파 특성을 관찰 하였다. 일련의 해석을 통하여 직경이 일정한 원형 관에서 반응 속도 상수 값 k에 의존하는 데토네이션 셀 생성 메커니즘을 알 수 있었다. 삼차원 유동에 대한 비정상 유동의 해석 결과는 two-, three-, four-cell 구조의 메커니즘을 잘 보여주었으며, 반응속도 상수 k가 증가함에 따라 생성되는 셀 수가 증가하고 셀의 폭과 길이는 감소하였다. 모든 다중-셀 모드에서 데토네이션 파의 구조와 그을음막 기록은 횡단파의 움직임에 의하여 만들어지며, 데토네이션 파면은 주기적으로 일정한 다각형 및 풍차 형상을 가지게 된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.343-346
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• 2005

전산 해석과 병렬처리를 이용하여 정사각 관 내부를 전파하는 데토네이션파의 삼차원 구조를 살펴보았다. 가변 비열비 공식과 간략화 된 일단계 Arrhenius 반응 모델과 연계된 비점성 유체 방정식을 MUSCL 기반 TVD 해법과 4단계 Runge-Kutta 적분 방법을 이용하여 해석하였다. 삼차원에서의 비정상 해석 결과로부터 그을음 막 기록(smoked-foil record)에서 같은 길이와 다른 폭을 가지는 수평 및 대각 방향 불안정에 의한 상세한 파면 구조를 파악할 수 있었다.