• 대한기계학회논문집A
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• 제37권11호
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• pp.1361-1369
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• 2013

본 연구에서는 다공홀 인젝터 내부 유동에 대한 CFD 시뮬레이션 해석(ANSYS 13.0 CFX)을 직접 수행하였다. 이러한 결과를 바탕으로 인젝터 노즐 설계변수가 캐비테이션에 미치는 영향을 파악하기 위해 실험계획법이 적용되었다. 각 설계변수의 설계민감도 및 신호 대 잡음비 분석을 위해 캐비테이션 유동에 영향을 미친다고 판단되는 설계변수는 노즐 홀 직경, 노즐 홀 길이, 노즐 홀 각도 및 노즐 홀의 K-factor로 지정하였다. 또한 16 개 실험점으로 각 변수의 영향을 분석하였다. 본 연구에서 노즐 내부유동을 파악하기 위하여 수치해석 프로그램과 신호 대 잡음비 분석이 본 논문에 적용되었고 그 결과, K-factor의 변화가 노즐 홀 길이와 노즐 홀 각도의 변화보다 인젝터 내부 캐비테이션 생성에 미치는 영향이 더 크다는 것을 알 수 있었다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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• pp.451-454
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• 2006

This paper describes the results of cold flow test and hot firing tests of an uni-element coaxial swirl injector and hot firing tests of a subscale combustor, as to the development effort of coaxial swirl injector for high performance liquid rocket engine combustor. A major design parameter for coaxial swirl injector is the recess number of a bi-swirl injector. The results of hot firing tests of the uni-element injector combustor and the sub-scale combustor are analyzed to investigate the effect of the recess number influencing on the combustion performance and pressure fluctuation. The test results of a cold flow test of the unielement combustor shows that it was shown that the change in recess number has significant effect on mixing characteristics and efficiency, while the effect of recess number on atomization characteristic is not The results of a series of firing tests using unielement and subscale combustor show that the recess length significantly affects the hydraulic characteristics, the combustion efficiency, and the dynamics of the liquid oxygen/kerosene bi-swirl injector. As a point of combustion performance, combustion efficiencies are 90% for unielement combustor and 95% for subscale combustor. The difference in the characteristic velocities between the unielement combustor and the subscale combustor may be caused by the difference in thermal loss to the combustor wall and the relative lengths of the combustion chamber. For a mixed type coaxial swirl combustor, the pressure drop across the injector increases as recess number becomes larger. The low frequency pressure fluctuation observed in unielement combustor can be related to the propellant mixing characteristics of the coaxial bi-swirl injector. The effect of the recess number on the pressure fluctuation inside the combustion chamber is more significant in un i-element combustor than the subscale combustor, of which the phenomena are also observed in time domain and frequency domain.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권10호
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• pp.102-111
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• 2004

본 논문에서는 와류분사기를 가진 액체로켓엔진용 축소형 연소기의 설계/제작/시험에 대해 기술하였다. 와류분사기는 내부에 액체산소 외부에 케로신을 공급하여 노즐 외부에서 혼합하는 구조를 가지고 있다. 축소형 연소기는 분사기 헤드, 삭마 냉각방식의 내열재 연소실 그리고 물냉각 노즐로 구성되어 있다. 분사기 헤드는 18 개의 주 분사기, 하나의 중앙 분사기, 연료 메니폴드, 산화제 메니폴드 그리고 추진제 분배기 등으로 구성되어 있다. 축소형 연소기 제작 후 수류시험 및 점화시험을 거쳐 설계점 및 탈설계점에서의 연소시험을 성공적으로 수행하였다. 연소시험결과 분사기 차압은 수류시험시의 값과 비슷하였고 연소효율은 목표치보다 높게 나왔으며, 정상연소시 동압의 진폭은 규격조건을 만족하였고 고주파 연소 불안정은 발생하지 않았다.

• 한국가스학회지
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• 제20권4호
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• pp.1-6
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• 2016

버스와 같은 대형 차량에서 사용되는 대형 CNG 엔진에는 가스 연료 분사를 위한 인젝터가 6개 가량의 단위로 모듈 형태를 구성하고 있다. 이러한 인젝터 모듈은 연료 공급을 위한 입출구가 각각 한 곳으로 구성되어 있으며 쓰로틀 후단을 통하여 흡기관으로 연료를 공급하는 방식이므로 과도 운전에 대한 응답성이 매우 낮은 구조를 형성하고 있다. 본 연구에서는 이러한 인젝터 모듈의 내부 유로에 대한 유동 해석을 통하여 응답성을 개선할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 결론에 따르면 내부 유로의 체적을 감소시킴으로써 가스 연료의 공급 응답성을 개선할 수 있었고, 각각의 인젝터에서 모듈의 출구까지의 거리를 동일하게 하는 방안도 응답성과 연료 공급량의 선형성을 확보할 수 있는 것을 확인하였다. 다만 각 인젝터의 분사 순서 시기에는 큰 영향을 받지 않는 결과를 보였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권5호
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• pp.751-757
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• 2003

With increasing requirements for the less harmful exhaust emissions and the better fuel economy, the conventional injectors in gasoline engines can be replaced by the air shrouded injector in order to provide improved combustion in engine operations. To find out the optimal shape of air shrouded atomizer attached to the conventional injector nozzle, the critical design parameters such as droplet size, fuel and air inlet angles, and injection angles were investigated based on experimental analyses. To explain the characteristics of fuel atomization, these experimental approaches were carried out using a Phase Doppler Particle Analyzer (PDPA) system. The droplet sizes of injected air fuel mixture were obtained by using the beam diffraction phenomenon. In order to improve the atomization effect, the various atomizers were investigated. The Saute. Mean Diameter (SMD) measured at the predetermined locations outside the atomizer represented the performance of fuel atomization. The experimental results show that the design factors and atomization mechanism needed for developing air shrouded injectors. The suggested design parameters in this paper can be a useful reference in the early design stage.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제5권1호
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• pp.9-16
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• 2004

An experimental study was carried out to characterize the spray atomization process of micro-machined port fuel injectors with a piezoelectric atomization device, which can generate pressure pulsations through vibration of a piezoelectric transducer. In this study, several types of micro-machined arrays such as 30∼200-microns of hole arrays were tested. Both a dual-stream and a central-port injectors with micro-machined arrays were tested and compared with normal port fuel injectors. The spray visualization was conducted to characterize overall spray structure and phase Doppler particle analyzer (PDPA) system was used to quantify the droplet size and velocity. In addition, the pressure history was recorded by using digitized signal from pressure transducer. The results showed that modulation is effective to the spray atomization for tested injectors and atomization performance depends on injector design factors, orifice sizes, and frequency and power of the modulator. A number of resonance frequencies of the modulator was modified by injector parameters and temperature. In addition, our results suggested that design of sufficient space among holes is critical to avoid droplet coalescence in the multi-hole micro-machined injectors.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.125-130
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• 2004

Experimental study on combustion characteristics of double swirl coaxial injectors has been conducted for the assessment of critical injector design parameters. A reusable, unielement thrust chamber has been fabricated with a water-cooled copper nozzle. Two principle design parameters, a swirl angle and a recess length, have been investigated through hot firing tests for the understanding of their effects on high pressure combustion. Clearly, both parameters considerably affect the combustion efficiency, dynamics and hydraulic characteristics of an injector. Internal mixing of propellants in a recess region increases combustion efficiency along with the increase of a pressure drop required for flowing the same amount of mass flow rates. It is concluded that pressure buildup due to flame can be released by the increase of LOx flow axial momentum or the reduction of a recess length. Dynamic pressure measurements of the thrust chamber show varied dynamic behaviors depending on injector configurations.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.81-84
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• 2010

본 연구에서는 과산화수소와 케로신을 추진제로 사용하는 로켓 엔진의 혼합비에 따른 연소특성을 파악하기 위해 동축 스월형의 단일 인젝터 로켓엔진을 설계 및 제작하여 연소실험을 수행하였다. 수류실험을 통해 설계/제작된 단일 인젝터의 분무 성능을 검증하였으며, 연소 시험은 혼합비에 따른 연소성능을 특성배기속도로 평가하였다. 연소 시험은 다양한 혼합비에서 성공적으로 수행되었으며, 설계점에서의 연소 효율이 약 95% 이상이었으며 연소실 압력 섭동도 매우 작은 것으로 확인되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.61-65
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• 2010

초저온 추진제를 사용하는 액체로켓용 인젝터의 개발을 위해서는 단일 인젝터의 수류/연소시험을 통해 인젝터의 수력학적 특성 및 혼합, 미립화 등의 분무특성에 대한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 대학실험실 급에서 운용할 수 있는 범위의 가압식 초저온 추진제 공급장치 및 LabVIEW를 이용한 Cyclogram 제어 및 데이터 수집장치 등을 구축하였다. 제작된 시험장치를 이용하여 스월-동축인젝터의 $LN_2-GN_2$ 초저온 수류시험 및 분무 가시화를 수행하였다. 또한 LOX-$GCH_4$ 추진제 조합의 연소시험을 위한 연소기와 추력대를 설계 및 제작하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제6권4호
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• pp.132-144
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• 2003

Numerical analysis of the spray angles of Dual swirl injector were investigated to obtain basic design data and to predict the combustion performance. Using the commercial thermal hydraulic program, discharge coefficients and spray angles were numerically analyzed with recess length, pressure drop, velocity ratio, mixture ratio and back hole length. Water was used as simulants for oxidizer and fuel, respectively to compare the experimental results. Swirl injectors were designed to inject oxidizer of 70.5g/s and fuel of 29.5g/s at the pressure drop of 1MPa and two recess lengths were considered. In addition, the effect of injector geometry coefficient and velocity ratio on the discharge coefficient was studied.