• Title/Summary/Keyword: Mach Number

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지상시험장비를 통한 우주발사체 고공환경모사 기법 연구 (High-Altitude Environment Simulation of Space Launch Vehicle in a Ground-Test Facility)

  • 이성민;오범석;김영준;박기수
    • 한국항공우주학회지
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    • 제45권11호
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    • pp.914-921
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    • 2017
  • 우주발사체 고공환경모사의 실험적 연구는 우주발사체 발사 및 임무완수에 대한 독자적 기술력 확보를 위해 중요하다. 본 연구는 한국형발사체(Korean Space Launch Vehicle; KSLV-II)의 발사 후 마하수 6을 돌파하는 고도 65 km 조건을 선정하였다. 지상시험장비중 하나인 충격파 터널을 이용하여 고공환경모사를 수행하였다. 유동발달 이후 공기열역학적 특성과 수직 및 경사충격파 확인을 위해 선두부 모델의 정체 압력과 정체 열 유량, 그리고 반구형상 모델의 충격파 이탈거리 측정을 통해 유동검증을 수행하였다. 추가적으로 발사체 측면과 저부면 현상연구에 사용되는 시험모델의 자유류 회복을 위한 충격파 상쇄 기법을 개발 및 검증하였다. 세 가지 유동검증 결과를 통해 이론값과 약 ${\pm}3%$ 이내의 오차를 갖는 정확한 유동이 발달되었음을 확인하였다. 그리고 충격파 상쇄기법을 갖는 천이구간 축소 모델의 경사충격파 경사각과 수평 평판모델의 경사각, 그리고 모델 측면 정압력의 실험값과 이론값의 오차가 각각 2%, 그리고 1% 으로 확인되었으며, 이를 통해 해당 충격파 상쇄 기법의 합리적인 효과가 검증되었다.

0.4 MW 급 분절형 아크 히터를 이용한 초음속 플라즈마 풍동 특성 실험 (Experimental Analysis of a Supersonic Plasma Wind Tunnel Using a Segmented Arc Heater with the Power Level of 0.4 MW)

  • 김민호;이미연;김정수;최채홍;서준호;문세연;홍봉근
    • 한국항공우주학회지
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    • 제41권9호
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    • pp.700-707
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    • 2013
  • 0.4 MW 급 분절형 아크 히터를 장착한 전북대학교 플라즈마 풍동의 초음속 유동 특성 실험을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 실험에 사용된 분절형 아크 히터와 초음속 노즐은 16.3 g/s 의 질량유량에 대해 전극 당 150 A, 전체 300 A의 입력전류 조건으로 운전되었으며, 운전 결과 350 kW의 입력전력과 약 51.4 %의 열효율이 계측되었다. 이 때, 아크 히터 내 고엔탈피 플라즈마의 내부압력은 약 4 bar 로 측정되었으며, 이를 초음속 노즐을 통해 압력 45 mbar로 유지되는 진공쳄버 내로 팽창시킴으로써, 전체 엔탈피 11 MJ/kg을 가진 초음속 플라즈마 유동을 얻을 수 있었다. 전체 엔탈피 측정과 함께, 생성된 초음속 플라즈마 유동에 대해 원뿔각 $30^{\circ}$를 가진 원뿔 탐침을 삽입하여 경사 충격파와 이루는 각을 측정하였으며, 이 측정값들로부터, 발생된 초음속 플라즈마의 온도와 마하 수는 각각 약 2,950 K 및 약 3.7에 이를 것으로 예상되었다.

수도작(水稻作) 기계화(機械化)에 관(關)한 조사연구(調査硏究) (육묘시기(育苗時期), 파종밀도(播種密度) 및 비료용량(肥料用量)이 수도상자묘(水稻箱子苗)의 성장(成長)에 미치는 영향(影響)) (Studies on the Mechanization of Rice Culture. Effect of Date and Rate of Seeding and Fertilization on the Growth of Rice Seedling)

  • 안수봉
    • 농업과학연구
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    • 제11권1호
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    • pp.68-76
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    • 1984
  • 수도상자육묘(水稻箱子育苗)에 있어서 이상적(理想的)인 치묘(稚苗)와 중묘(中苗) 그리고 성묘(成苗)의 육성(育成)에 알맞은 재배조건(栽培條件)을 구명(究明)하고져 파종밀도(播種密度)와 비료용량(肥料用量), 육묘(育苗)의 시기(時期)와 일수(日數)의 영향(影響)을 분석(分析)한바, 파종량(播種量)은 적을수록, 시비량(施肥量)은 많을수록, 만파(晩播)일수록, 육묘기간(育苗期間)이 연장(延長)될수록 초장(草長), 엽수(葉數) 및 건물중(乾物重)은 증대(增大)하였는데 그 영향(影響)은 파종기(播種期)>육묘일수(育苗日數)>파종밀도(播種密度)>시비량(施肥量)의 순(順)으로 컸으며 조기파종시(早期播種時)에는 상자당(箱子當) 200g의 파종량(播種量)과 4g까지의 시비량하(施肥量下)에서 알맞은 치묘육성(稚苗育成)이 가능(可能)하였고 적당(適當)한 중묘(中苗)는 25일간(日間)의 육묘시(育苗時)에는 50g의 박파(薄播)에서, 그리고 35일묘(日苗)에서는 100~125g 범위(範圍)의 파종밀도하(播種密度下)에서 육성가능(育成可能)하나 45일묘(日苗)는 지나치게 웃자라 기계이앙용(機械移秧用)으로는 부적당(不適當)하였다. 만파시(晩播時)에도 같은 경향(傾向)이나 처리간차이(處理間差異)가 확대(擴大)되었으며 치묘(稚苗)는 상자당(箱子當) 100g 이하(以下)의 박파조건(薄播條件)에서 육성가능(育成可能)하였고 100내지(乃至) 150g의 파종밀도(播種密度)에 25일간(日間) 육묘(育苗)하므로서 알맞은 중묘(中苗)를 얻을 수 있었으나 35일(日) 이상(以上) 육묘일수(育苗日數)를 연장(延長)하면 지나치게 생장(生長)하거나 도장(徒長)하였고 성묘비율(成苗比率)도 현저(顯著)히 저하(低下)하였다.

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Effects of Injection Configuration on Mixing in Supersonic Combustor

  • Sakamoto, Hayato;Matsuo, Akiko;Mitani, Tohru
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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    • pp.48-54
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    • 2004
  • The effects of injector spacing s and injector diameter d on mixing are numerically investigated in supersonic combustor with perpendicular injection behind a backward-facing step. Simulations are reported for airstream Mach number of 2.4. Parameters are changed on following 4 cases to investigate the effects of injector configuration on mixing efficiency $\eta_m$. In the case of varying d or s, dynamic pressure ratio $Rq(=(pu^2)_j/(pu^2)_a)$ is also varied to keep bulk equivalence ratio $\Phi({\oe})Rq.d^2/s)$ constant. (l) Injector spacing s is varied at constant $\Phi$=0.5, 1, 2 for injector diameter d=6mm. In the case of $\Phi$=1, $\eta_m$ has its maximum value at s=24mm. The reason is that increase of $\eta_m$. , by widening spacing at Rq=constant competes with decrease of $\eta_m$ by increasing Rq at s=constant. When spacing is narrow, the flow field of vicinity of injector becomes two-dimensional because adjacent jets interferes each other. By widening spacing, air is easily entrained by three-dimensional effect. This mechanism also appears in the case of $\Phi$=0.5, 2 for d=6mm, and $\eta_m$. reaches its maximum value at s=24mm for $\Phi$=0.5 and at s=42mm for $\Phi$=2. (2) In the case of injector diameter d varied at $\Phi$=1 for s=30mm, $\eta_m$. has its maximum value at d=3mm. The reason is that decrease of $\eta_m$ by increasing injector diameter competes with increase of $\eta_m$ by decreasing Rq at d=constant.(3) In the case of s varied at $\Phi$=0.5, 1,2 for d=3mm, the injector spacing at which mixing efficiency has its maximum value is s= 18mm for $\Phi$=0.5, s=24mm for $\Phi$=1, s=24mm for $\Phi$=2. Therefore it is found that d=3mm and s=24mm can be optimum configuration over a range of $\Phi$=0.5~2.(4) The effect of h on the optimum spacing is investigated. s is varied for d=6mm at step height h=4, 6, 8mm. The simulation results do not show significant change on the step height.

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수중초음속제트의 불안정성에 대한 실험적 고찰 (Experimental Observation of Instability of Supersonic Submerged Jets)

  • 정재권;이대훈;차홍석;박승오;권세진
    • 한국추진공학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.45-52
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    • 2002
  • 2차원 수중 초음속 제트의 구조 및 유동 불안정성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 제트의 구조 및 시간에 따른 변화를 관찰하기 위하여 고속 디지털 카메라 촬영과 정압을 측정하였다. 공기 유량의 변화에 따른 제트의 구조를 초고속 촬영하여 이로부터 얻어진 장면에서 확산각을 구했다. 일련의 제트의 주기적인 특성에 따른 구조를 관찰하였고 불안정성의 초당 주기 발생 횟수가 5-6회 정도로 측정되었다. 세 가지 특성 길이 $L_1$, $L_2$, $L_3$를 정의하였다. $L_1$은 불안정적 주기가 발생할 경우 최대제트의 폭 스케일, $L_2$는 2차적인 유동이 유입되는 곳의 제트의 폭 스케일, $L_3$는 노즐 출구로부터 2차적으로 유도된 유동이 유임되는 곳까지의 길이다. $L_1$/$L_2$는 전압 즉, 탱크 압력이 증가함에 따라 감소하는 경향성을 가지고 있고 $L_3$는 전압이 증가함에 따라 증가하는 경향성을 띄었다. 시간에 따른 정압 변화를 측정하였으며 FFT결과를 통해서 불안정성으로 인해 발생하는 주파수와 유사한 값인 5Hz에서 고유진동이 발생하는 것을 확인하였다.

Recent research activities on hybrid rocket in Japan

  • Harunori, Nagata
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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    • pp.1-2
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    • 2011
  • Hybrid rockets have lately attracted attention as a strong candidate of small, low cost, safe and reliable launch vehicles. A significant topic is that the first commercially sponsored space ship, SpaceShipOne vehicle chose a hybrid rocket. The main factors for the choice were safety of operation, system cost, quick turnaround, and thrust termination. In Japan, five universities including Hokkaido University and three private companies organized "Hybrid Rocket Research Group" from 1998 to 2002. Their main purpose was to downsize the cost and scale of rocket experiments. In 2002, UNISEC (University Space Engineering Consortium) and HASTIC (Hokkaido Aerospace Science and Technology Incubation Center) took over the educational and R&D rocket activities respectively and the research group dissolved. In 2008, JAXA/ISAS and eleven universities formed "Hybrid Rocket Research Working Group" as a subcommittee of the Steering Committee for Space Engineering in ISAS. Their goal is to demonstrate technical feasibility of lowcost and high frequency launches of nano/micro satellites into sun-synchronous orbits. Hybrid rockets use a combination of solid and liquid propellants. Usually the fuel is in a solid phase. A serious problem of hybrid rockets is the low regression rate of the solid fuel. In single port hybrids the low regression rate below 1 mm/s causes large L/D exceeding a hundred and small fuel loading ratio falling below 0.3. Multi-port hybrids are a typical solution to solve this problem. However, this solution is not the mainstream in Japan. Another approach is to use high regression rate fuels. For example, a fuel regression rate of 4 mm/s decreases L/D to around 10 and increases the loading ratio to around 0.75. Liquefying fuels such as paraffins are strong candidates for high regression fuels and subject of active research in Japan too. Nakagawa et al. in Tokai University employed EVA (Ethylene Vinyl Acetate) to modify viscosity of paraffin based fuels and investigated the effect of viscosity on regression rates. Wada et al. in Akita University employed LTP (Low melting ThermoPlastic) as another candidate of liquefying fuels and demonstrated high regression rates comparable to paraffin fuels. Hori et al. in JAXA/ISAS employed glycidylazide-poly(ethylene glycol) (GAP-PEG) copolymers as high regression rate fuels and modified the combustion characteristics by changing the PEG mixing ratio. Regression rate improvement by changing internal ballistics is another stream of research. The author proposed a new fuel configuration named "CAMUI" in 1998. CAMUI comes from an abbreviation of "cascaded multistage impinging-jet" meaning the distinctive flow field. A CAMUI type fuel grain consists of several cylindrical fuel blocks with two ports in axial direction. The port alignment shifts 90 degrees with each other to make jets out of ports impinge on the upstream end face of the downstream fuel block, resulting in intense heat transfer to the fuel. Yuasa et al. in Tokyo Metropolitan University employed swirling injection method and improved regression rates more than three times higher. However, regression rate distribution along the axis is not uniform due to the decay of the swirl strength. Aso et al. in Kyushu University employed multi-swirl injection to solve this problem. Combinations of swirling injection and paraffin based fuel have been tried and some results show very high regression rates exceeding ten times of conventional one. High fuel regression rates by new fuel, new internal ballistics, or combination of them require faster fuel-oxidizer mixing to maintain combustion efficiency. Nakagawa et al. succeeded to improve combustion efficiency of a paraffin-based fuel from 77% to 96% by a baffle plate. Another effective approach some researchers are trying is to use an aft-chamber to increase residence time. Better understanding of the new flow fields is necessary to reveal basic mechanisms of regression enhancement. Yuasa et al. visualized the combustion field in a swirling injection type motor. Nakagawa et al. observed boundary layer combustion of wax-based fuels. To understand detailed flow structures in swirling flow type hybrids, Sawada et al. (Tohoku Univ.), Teramoto et al. (Univ. of Tokyo), Shimada et al. (ISAS), and Tsuboi et al. (Kyushu Inst. Tech.) are trying to simulate the flow field numerically. Main challenges are turbulent reaction, stiffness due to low Mach number flow, fuel regression model, and other non-steady phenomena. Oshima et al. in Hokkaido University simulated CAMUI type flow fields and discussed correspondence relation between regression distribution of a burning surface and the vortex structure over the surface.

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한국, 중국, 일본 유아들의 일상생활에 대한 비교연구 (An analysis of daily lives of children in Korea, Japan and China)

  • 이기숙;정미라;김현정
    • 한국심리학회지 : 문화 및 사회문제
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    • 제12권5호_spc
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    • pp.81-98
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    • 2006
  • 본 연구의 목적은 한국, 일본, 중국 유아들의 일상생활을 비교문화적으로 탐구하는 데에 있다. 이러한 연구목적을 달성하기 위해 본 연구는 한국, 일본, 중국의 3-6세 유아를 이머니 2,940명을 대상으로 유아의 하루일과 활동들을 설문지를 통해 조사하였다. 조사대상자들은 한국의 서울/경기에 거주하는 어머니 941명, 일본의 동경에 거주하는 어머니 1007명, 중국의 북경에 거주하는 어머니 992명이었다. 연구 결과 첫째, 하루일과 부분에 있어서 한국 유아들은 일본, 중국 유아들에 비해 기상시각 아침 및 저녁식사시각 취침시각이 모두 늦게 이루어지며, 수면시간 또한 일본, 중국외 유아들에 비해 짧은 편으로 나타났다. 둘째, 교육기관 부분에 있어서 중국, 일본, 한국 유아들 순으로 교육기관에 등원하였으며, 일본, 한국, 중국 순으로 귀가하는 것으로 나타났다. 평균 교육기관 재원시간은 중국이 가장 길었으며, 그 다음으로 일본의 보육시설, 한국의 보육시설, 한국과 일본의 유치원 순으로 나타났다. 또한 어머니들이 교육기관에 바라는 사항을 살펴본 결과 아이가 아플 때에도 교육기관에서 맡아주기를 가장 희망하였다. 셋째, 조사대상 유아들 중 한국은 72.6%가, 일본은 61.7%, 중국은 64.6%가 정규교육 이외의 조기 특기활동을 하고 있는 것으로 나타났으며, 그 활동유형으로 세 국가 모두 예체능 관련 활동과 영어를 많이 하고 있었는데, 한국은 학습지를 하는 비율이 일본, 중국에 비해 월등히 높게 나타났다. 넷째, 전자매체 사용에 있어서는 한국, 일본, 중국의 대다수 유아들이 거의 매일 텔레비전을 시청하고 있었으며, 게임은 일본 유아들이, 컴퓨터는 한국 유아들이 사용 비율이 높은 것으로 나타났다. 전자매체의 경우 상대적으로 중국 유아들이 한국, 일본 유아들에 비해 그 사용비율이 현저히 낮았다.