• 제목/요약/키워드: Mechanical patternator

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제한된 공간내 분무의 유동특성 실험 (Experimental Study on the Flow Characteristic of a Confined Ppray)

  • 정선재;이상용
    • 대한기계학회논문집
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    • 제16권5호
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    • pp.1011-1018
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    • 1992
  • A series of experiment has been performed on the spray characteristics in a cylindrical confined space with the injection pressure taken as a parameter. By using a single-hole patternator and the Malvern particle sizer, the spray mass flux, drop size and volume concentration distributions along the radial and axial directions were obtained ; the line-of- sight data by Malvern particle sizer have been converted to the ring-of-sight data by using the tomographical transformation techniqe. The experimental results show that, due to the restriction on the ambient gas entrainment by the wall boundary, the effective spray angle is increasing. The spray drops were measured to be smaller in the confined space because of a large number of floating small drops by recirculation of the gas phase and the breakup of large drops by the wall collision. Also the details on the flow behavior of the confined spray are discussed.

Recess Effects on Spray Characteristics of Swirl Coaxial Injectors

  • Seol, J.H.;Han, P.G.;Jeong, W.H.;Yoon, Y.
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제4권1호
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    • pp.26-33
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    • 2003
  • Recess is a geometrical configuration shape that the exit surface of an inner injector is located at a certain length inward from that of an outer injector. It is known to have the characteristics that it can augment mixing efficiency and flame stabilization through internal mixing of propellant in it. So, various experiments, such as backlit stroboscopic photography, phase Doppler particle analyzer(PDPA) and mechanical patternator, were performed at several recess lengths to grasp its effect on the spray characteristics of spray angle, breakup length, atomization and' mixing. Recess length was normalized to dimensionless recess number and two principal mechanisms of impingement and swirl recovery were introduced to explain its influence on the spray characteristics. The effect of recess on SMD doesn't appear significantly near the recess number where mixing efficiency attains to the maximum, whereas mass distribution and mixing efficiency are changed considerably. Thus, it can be inferred that a certain optimum recess number exists, where mixing efficiency becomes the maximum.

레이저를 이용한 분무 가시화 (Spray Visualization Using Laser Diagnostics)

  • 윤영빈
    • 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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    • 한국가시화정보학회 2005년도 한국가시화정보학회 연소/내연기관 부문 학술강연회
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    • pp.87-112
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    • 2005
  • 분무를 정량적으로 측정하는 것은 노즐의 설계와 개발을 위해서 뿐만 아니라 연소 시스템 전반의 효율 및 불안정성의 제거, 공해 저감 등의 요구 조건을 만족하기 위해서 중요하다. 이를 위해 이전에는 분무장 내에 수집관을 삽입하는 기계적 패터네이터(Mechanical Patternator)와 같은 삽입식 측정 방식을 이용하여 왔으나, 최근에는 고속카메라, Malvern particle analyzer, PDPA, 광학 패터네이터(Optical Patternator)와 같은 분무장을 교란시키지 않으면서도 빠른 측정이 가능한 가시화 기술들이 적용되고 있다. 특히 광학 패터네이터는 레이저 평면광을 이용하여 분무를 측정하는 비삽입식 기술로 단시간 내에 분무장 내 액체 연료의 질량 및 액적 크기의 단면 분포를 동시에 얻어낼 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나 분무 액적들의 수밀도가 증가하는 경우에는 이들 액적에 의한 입사광 및 신호 감쇠, 다중산란 등에 의한 오차가 심하게 발생하여, 기존의 PDPA, PLIF 등의 광학 기법으로는 충분히 신뢰할 만한 결과를 얻기가 어렵게 된다. 이러한 분무를 정량적으로 측정하기 위해서는 입사광의 감쇠뿐만 아니라 분무장 내 액적들에 의한 신호의 감쇠 과정에 대한 고려가 필요하다. 주면 액적들의 영향을 최소한으로 줄이기 위해서는 레이저 평면광을 사용하는 광학 패터네이터와 달리 레이저 광선을 분무장에 조사하여 고압에서 나타날 수 있는 다중 산란에 의한 오차를 최소화할 수 있다. 이러한 이미지 처리 기법을 이용하는 광학 선형 패터네이터(Optical Line Patternator)를 이용하여 기존 레이저 계측기법으로 측정이 곤란하였던 고압 환경 하에서의 스월 동축형 인젝터의 분무 특성을 해석할 수가 있다. 2015(년도) 6,388, 2025(년도) 13,367, 2035(년도) 18,756, 2045(년도) 22,595, 시장점유율 증가로 인한 수출액 증가분 누적(억원) : 2015(년도) 3,411, 2025(년도) 8,847, 2035(년도) 14,433, 2045(년도) 18,005 또한 시나리오 비교평가를 실시하여 본 결과, 본 연구에서 정의한 순편익 누적(Cumulative Net Profit) 변수를 적용하면 현재 연구비 추세 대비 $30\%$ 까지 연구비를 증가 시키는 것이 효율적임을 알 수 있었다.성, 생산 용이성, 제품 디자인의 우수한 정도가 a=0.01 수준 하에서 유의적으로 추정되었다. 이들 변수들 중에서 품질경쟁력에 가장 큰 영향을 미치는 측정변수는 제품의 기본 성능, 수명(내구성), 신뢰성, 제품 디자인의 순서로 추정되었다. 이것은 한국 제조업이 아직 산업 디자인이 품질경쟁력에 크게 영향을 미치는 성숙단계에 이르지 못하였음을 의미한다. (2) 제품 디자인에게 영향을 끼치는 유의적인 변수는 연구개발력, 연구개발투자 수준, 혁신활동 수준(5S, TPM, 6Sigma 운동, QC 등)이며, 제품 디자인은 우선 품질경쟁력을 높여 간접적으로 고객만족과 고객 충성을 유발하는 것으로 추정되었다. 상기의 분석결과로부터, 본 연구는 다음과 같은 정책적 함의를 도출하였다. 첫째, 신상품 개발과 혁신을 위한 포괄적인 연구개발 프로젝트를 품질 경쟁력의 주요 결정요인(제품의 기본성능, 신뢰성, 수명(내구성) 및 제품 디자인)과 연계하여 추진해야 할 것이다. 둘째, 기업은 디자인 경영 마인드 제고와 디자인 전문인력 양성을, 대학은 디자인 현장 업무를 통하여 창의력 증진과 기획 및 마케팅 능력 교육을, 정부는 디자

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액체로켓용 충돌형 인젝터의 질량분포 측정을 위한 PLLIF 기법에 대한 연구

  • 정기훈;고현석;이인수;윤영빈
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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    • pp.1-1
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    • 2002
  • PLLIF(Planar Laser Liquid Induced Fluorescence) 기법은 분무장을 교란시키지 않고 고해상도의 2차원 질량분포를 빠르게 측정할 수 있기 때문에 기존의 기계적인 분무 분포 측정방법의 한계를 극복하였을 뿐만 아니라 접근이 불가능하였던 인젝터 근방의 분무에 대한 중요한 정보를 제공하고 있다. 그러나 레이저 광을 받은 액적에 의한 산란광의 강도가 클 경우에는 인접한 액적들을 형광시킬 수 있고 액적의 형광신호가 액적들을 통과하면서 감쇠되는 이차산란에 의한 오차는 PLLIF 기법의 정량화에 가장 큰 난점으로 인식되고 있다. 특히 이러한 현상은 분무 분포의 밀도가 높고 액적의 크기가 클수록 강하게 나타나는데, 액체로켓에서 일반적으로 사용되고 있는 like-doublet 인젝터는 이러한 분무 특성을 갖는다. 따라서 Mechanical Patternator 및 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer)로부터 측정한 like-doublet 인젝터의 분무 질량 분포 결과와 비교하여 이차산란에 의한 오차를 파악하여 PLLIF 기법의 적용 가능성을 진단하였다.

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연료 분사 특성이 가솔린 엔진 HC 배출특성에 미치는 영향 (Effects of Port Fuel Injection Characteristics upon HC Emission in SI Engines)

  • 우영민;배충식;이용표
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
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    • pp.796-801
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    • 2001
  • During cold operation period, fuel injection system directly contributes the unburned hydrocarbon formation in spark ignition engines. The relationship between injection parameters and HC emission behavior was investigated through a series of experiments. Spray behavior of port fuel injectors was characterized through a quantitative evaluation of mass concentration of liquid fuel by a patternator and PDA. 6-hole injector was found to produce finer spray than single hole one. Using a purpose-built test rig, the wall wetting fuel was measured, which was mostly affected by wall temperature. Varying coolant temperature($20{\sim}80^{\circ}C$), HC emissions were measured in a production engine. With respect to the different types of injectors, HC emission was also measured. In the 6-hole injector application, the engine produced less HC emission in low coolant temperature region. Though it produces much more amount of wetting fuel, it has the advantages of finer atomization quality. In high coolant temperature region, there was little effect between different types of injectors. The control schemes to reduce HC emissions during cold start could be suggested from the findings that the amount of fuel supply and HC emission could be reduced by utilizing fine spray and high intake wall temperature.

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액체 추진제용 로켓 엔진 스월 인젝터의 백홀로 인한 분무 특성 연구 (Effect of Backhole on Spray Characteristics of Swirl Injectors in Liquid Propellants Rocket Engine)

  • 황성하;윤영빈
    • 한국추진공학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.23-35
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    • 2003
  • 백홀은 스월 인젝터의 새로운 기하학적인 설계요소로서 스월 인젝터 내부에 있는 와류실의 연직 주입구후방에 위치하는 추가적인 빈 공간을 총칭한다. 이 백홀은 분무각이나 평균액적지름(SMD), 혼합 특성과 같은 스월 인젝터의 분무 특성을 변화시키게 된다. 이러한 백홀의 특성을 알아보기 위하여 직$.$간접 촬영 기법 및 PDPA와 기계적 유량 포집기 등을 사용하여 수류실험을 수행하였다. 백홀이 스월 인젝터 내에 존재하게 되면 단위시간당 유량이 증가하게 되어 분무되는 유동의 중심부가 강화된다. 또한 백홀은 스월 인젝터의 유동 분무각을 조절할 수 있게 하고 그로 인하여 혼합 효율을 변화시킨다.

가스발생기용 단일 스월 동축형 분사기의 추진제 분포 예측에 관한 기법 연구 (A study on prediction of propellant distribution of single swirl coaxial injector in gas generator)

  • 김종규;김인태;한영민;설우석;이광진
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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    • pp.205-209
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    • 2004
  • 인젝터의 배열과 형상 변화는 연소실내에서의 미립화, 증발, 혼합, 화학반응 등을 변화시킴으로써 액체로켓엔진의 연소 조건과 열 교환에 영향을 준다. 본 논문에서는 연소실내의 다양한 현상 중 인젝터 배열이 혼합비 분포에 미치는 영향을 물리적 접근방법을 통하여 살펴보고 프로그램을 작성하여 혼합비 분포를 계산 하고자 하였다. 단, 예측 방법의 유도 과정에서 도입된 물리 현상의 단순화와 여러 가정으로 인해 본 방법의 적용성과 정확성에는 한계가 있으나 mechanical patternator 사용이 어려운 full scale 가스발생기나 연소기의 국부적인 혼합비 예측에 효과적인 활용이 될 수 있으리라 판단된다.

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Like-Doublet 인젝터의 분무 질량분포 측정을 위한 PLLIF기법의 신뢰성 평가 (Assessment of PLLIF Measurement for Spray Mass Distribution of Like-Doublet Injector)

  • 정기훈;고현석;윤영빈
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.98-106
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    • 2003
  • A PLLIF (Planar Liquid Laser Induced Fluorescence) technique has been known to be a useful tool for the measurement of the spray patterns for various spray injectors because it can obtain two-dimensional images with high spatial resolutions without any intrusion on the spray field. In case of dense spray, however, the secondary emission as well as the extinction of an incident laser beam or a fluorescence signal can cause errors in quantifying a mass distribution. Unfortunately, a like-doublet injector which has a dense spray zone at the center may not be a good example or the application of the PLLIF technique. Therefore, we took PLLIF data for the like-doublet injector with a 12 bit color CCD camera by varying laser power, and then assessed their accuracy by comparing with the data obtained with a mechanical patternator and a PDPA (Phase Doppler Particle Analyzer). The experimental results showed that the gray level of fluorescence signal increases nonlinearly due to a secondary emission at the dense spray zone but this nonlinearity can be avoided by reducing the incident laser beam power. In addition, the mass flux distribution of the spray could be obtained by using the mass concentration data from PLLIF technique and the velocity profiles of liquid drops, and this distribution showed good agreement with that of mechanical pattemator. Therefore, it is possible that the PLLIF technique can be successfully applied to finding the mass distributions of like-doublet injectors.

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