고온/고압, 장시간 연소조건에서 비삭마에 가까운 삭마 특성을 갖는 초소형 목삽입재 선정을 위한 연구를 수행하였다. 평가 소재로서 C/SiC, CIT, W/$Y_2O_3$를 선정하였으며, 연소시간 20초의 내열성능평가모타로 시험하였다. 시험 결과 W/$Y_2O_3$가 가장 우수하였으나, 균열이 발생하였다. 본 연구를 통하여 각 소재들의 열반응 특성 및 내열 성능을 이해할 수 있었으며, W/$Y_2O_3$의 적용가능성을 확인하였다.
Experimental studies on determination of the supply leading time of propellants to combustion chamber have been made to stably and efficiently guarantee the ignition process with liquid rocket engine. The propellant used is a Jet A-1 as fuel and a liquid oxygen as oxidizer. Unlike impinging FOOF type of injectors are arranged radially and the designed O/F ratio is 2.34. The present experiment program also includes the stability on the quadlet type of ignitor using the triethylalumimum as an ignition source and injector life tests. Experimental results clarifies that the propellant supply through LOx leading to combustion chamber is proper for stable ignition and combustion processes based on the fuel and oxidizer manifold pressures, combustion chamber pressure, and the variation of flame length from the nozzle exit with lapse time, and shows that the leading supply time of propellants affects the engine performance little. The effect of positioning cooling holes is remarkable to protect the injector face.
The purpose of this study is to analyze heterogeneous distribution of branch-like structure at downstream region of inner spray. The previous many studies about diesel spray structure have yet stayed in the analysis of 2-D structure, and there are very few of informations which are concerned with 3-D analysis of the structure. The heterogeneous distribution of droplets in inner spray affects the mixture formation of diesel spray, and also the combustion characteristics of the diesel engines. Therefore, in order to investigate 3-D structure of evaporative spray the laser beam of 2-D plane was used in this study. Liquid fuel was injected from a single-hole nozzle (l/d=5) into a constant-volume vessel under high pressure and temperature in order to visualize the spray phenomena. The incident laser beam was offset on the central axis. From the images analysis taken by offset of laser beam, we examine formation mechanism of heterogeneous distribution by vortex flow at the downstream of the diesel spray. As the experimental results, the branch-like structure formed heterogeneous distribution of the droplets consists of high concentration of vapor phase in the periphery of droplets and spray tip of branch-like structure. Also the 3-D spatial structure of the evaporative diesel spray can be verified by images obtained from 2-D measurement methods.
Acceleration sensors have widely been used in the various fields of industry. In recent years, micromachining accelerometers have been developed and commercialized by the micromachining technique or MEMS technique. Typical structure of such sensors consist of a cantilever beam and a vibrating mass fabricated on Si wafers using etching. This study investigates the feasibility of powder blasting technique for microfabrication of sensor structures made of the pyrex glass alternating the existing Si based acceleration sensor. First, as preliminary experiment, effect of blasting pressure, mass flow rate of abrasive and no. of nozzle scanning on erosion depth of pyrex and soda lime glass is studied. Then the optimal blasting conditions are chosen for pyrex sensor. Structure dimensions of designed glass sensor are 2.9mm and 0.7mm for the cantilever beam length and width and 1.7mm for the side of square mass. Mask material is from aluminium sheet of 0.5mm in thickness. Machining results showed that tolerance errors of basic dimensions of glass sensor ranged from 3um in minimum to 20um in maximum. This results imply the powder blasting can be applied for micromachining of glass acceleration sensors alternating the exiting Si based sensors.
Sandblasting has recently been developed into a powder blasting technique for brittle materials. In this study, the machinability of $Si_3N_4$-hBN based machinable ceramics are evaluated for micro - pattern making processes using powder blasting. Material properties of the developed machinable ceramics according to the variation of h-BN contents give a good machinability to the ceramics. The effect of scanning times, the size of patterns and variation of BN contents on the erosion depth of samples without mask and samples with different mask patterns in powder blasting of $Si_3N_4$-hBN ceramics are investigated. The Parameters are the impact angle of $90^{\circ}$, the scanning times of nozzle up to 40, and the stand-off distances of 100mm The widths of masked pattern are 0.1mm 0.5mm and 1mm. The powder used is Alumina particles, WA#600. and the blasting pressure of powder is 0.2MPa. Through required experiments, the results are investigated and analyzed. As the results, the machinability of the developed ceramics increases as the BN contents in the ceramics.
Floating, production, storage and offloading (FPSO) is a production facility that refines and saves the drilled crude oil from a drilling facility in the ocean. The flare system in the FPSO is a major part of the pressure relieving system for hydrocarbon processing plants. The flare system consists of a number of pipes and complicated connection systems. Decision of pipe support types is important since the load on the support and the stress in the pipe are influenced by the pipe support type. In this study, we optimally determined the pipe support types that minimized the support cost while satisfying the design constraints on maximum support load, maximum nozzle load and maximum pipe stress ratio. Performance indices included in the design constraints for a specified design were evaluated by pipe structural analysis using CAESAR II. Since pipe support types were all discrete design variables, an evolutionary algorithm (EA) was used as an optimizer. We successfully obtained the optimal solution that reduced the support cost by 27.2% compared to the initial support cost while all the design requirements were satisfied.
Five different size of orifice were applied in a constant volume combustion chamber for evaluating the effects of torch-ignition on combustion. The initial flame development and flame propagation were analyzed by the mass burned fraction and combustion enhancement rate. The combustion pressures were measured to calculate the mass burned fractions and the combustion enhancement rates. In addition, the flame propagations were visualized by the shadowgraph method for the qualitative comparison. The result showed that the combustion pressure and mass burned fraction were increased when using the torch-ignition device. The combustion enhancement rates of torch-ignition cases were improved in comparison with conventional spark ignition. Finally, the visualization results showed that the torch-ignition induced faster burn than conventional spark ignition due to the earlier transition to turbulent flame and larger flame surface, during the initial stage.
For commercial applications, MEA development must be optimized in order to achieve high performance and low cost. There are many factors that affect the performance of MEA. Especially, the optimization of the method for preparing catalyst layer has great effect on the performance of MEA. Various methods have been used to prepare the catalyst layer of MEA. Among them, spraying method has a merit in that catalysis lay can be prepared with very flexible changes in catalyst layer as well as in the solvent composition of catalyst ink. In addition, in order to reduce the time required for manufacturing catalyst layer, an effort has been made to change the nozzle size and injection pressure of spray system. Further, the operation condition of spray system was changed in various ways in an effort to prepare optimum catalyst layer of MEA. Having optimized the operation condition of spraying system, comprehensive and diverse experiments were carried out concerning various factors that affect the performance of MEA. The present research report describes the results of more sub-categorized and more detailed experiments about the important factors (Nafion$^{(R)}$ ionomer, Relative humidity) which have been shown in previous experiments to exert greater effect on the performance of MEA.
축대칭 과소팽창 수직 충돌제트에 의한 표면 열전달 특성에 대하여 실험적 연구가 진행되었다. 초음속 유동장 내부의 충격파 구조 가시화와 함께 표면에서의 압력분포 및 열전달 계수가 측정되어졌다. 표면 열전달 계수는 노즐-충돌면간 거리와 과소 팽창비에 따라서 그 경향에 차이를 보였다. 이러한 현상은 벽압력 및 충격파 가시화에 대한 결과로부터 설명할 수 있었다.
이차유동을 이용한 초음속 동축류 추력편향 제어기법에 대한 실험적 연구가 진행되었다. 쉴리렌 유동가시화 및 로드셀을 이용한 고정확도의 다분력 시험장치를 통하여 이차원 초음속(마하수 2.0) 유동의 추력편향 특성이 관찰되었다. 추력편향각은 부유동의 압력이 점차 커지면서 일시 감소 후 다시 증가하는 V-자형 추세를 보이고 있음이 관찰되었다. 추력편향 유동의 성능을 나타내는 성능계수들의 분석이 이루어졌으며, 보다 높은 성능지표를 나타내는 본 시스템의 운용조건이 제시되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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