• 한국추진공학회지
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• 제21권5호
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• pp.88-96
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• 2017

재생냉각 기술을 적용한 스크램제트 엔진 개발의 일환으로 스크램제트 엔진에 사용될 공기 보조형 인젝터(Air-assist type injector)에 대한 연구를 수행하였다. 실험에 사용된 인젝터는 주 유동에 대해 $90^{\circ}$와 $60^{\circ}$의 각도로 분출되는 두 종류의 인젝터를 사용하였으며 측정 방법에는 미 산란(Mie-scattering)을 이용한 가시화 측정방법과 PDPA를 이용한 미립화 측정 방법을 사용하였다. 실험 결과, 공급되는 기체의 압력 증가와 노즐로부터의 거리가 증가할수록 더 좋은 미립화 특성을 보였으며 분출각도가 $60^{\circ}$인 인젝터가 $90^{\circ}$의 인젝터보다 더 좋은 미립화 특성을 보였다.

• 한국분무공학회지
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• 제16권4호
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• pp.176-185
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• 2011

The empirical correlations for the prediction of penetration height of liquid jet in crossflow are reviewed and classified in this study. Around thirty different correlations had been proposed by many investigators. It has generally known that the penetration height of a liquid jet in a cross-flow is a function of the liquid to air momentum flux ratio and the normalized downstream distance from the injector. However, several researchers incorporated the Weber number, liquid-to-water or air viscosity ratio, pressure ratio or Reynolds number, temperature ratio in the empirical correlations. The existing correlations can be grouped as correlations in a power-law, logarithmic, and exponential forms, respectively. Correlations in a power-law form can be further classified as three groups such as basic form, Weber number form and other parameters form. It should be pointed out that correlations in a logarithmic form in terms of Weber number or any other parameters could not be found. Universal correlation has still not been established due to the significant discrepancies between various correlations suggested to date. Several of the studies reported the significant discrepancies of predicted values by the existing correlations. The possible reasons for discrepancies will be summarized as measurement technique, assumptions made in defining terms in the liquid to air momentum flux ratio, difficulties in defining the boundaries of the liquid jets, and nozzle/injector geometry. Evaluation of validity for the correlations proposed recently by several investigators is essentially required. Those include eight power-law forms, two logarithmic forms, and one exponential form.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권2호
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• pp.67-78
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• 1998

마이크로터널링은 비교적 연약한 사질토 지반을 통과하는 소규모의 터널을 시공할 때 적용하는 공법으로, 터널 시작 위치에서 일련의 짧은 원형 콘크리트 관을 유압으로 밀어서 전구간을 관통하는 공법이다. 미국 뉴욕의 JFK공항의 활주로에서는 활주로 하부를 통과하는 전력구의 설치를 위하여 이러한 마이l터널링 공법을 시도하였다. 마이크로터널링 공법에서는 콘크리트관을 전진시키기 위해 강력한 유압으로 벤토나이트를 분출하는데, 이로 인하여 활주로 하부의 지반이 교란될 가능성이 있었기에 본 연구에서는 터널시공으로 인한 교란의 정도를 평가하기 위하여 SASW 기법과 크로스흘 시험을 수행하였다. 구조물 비파괴 건전도 기법인 SASW 기법으로는 활주로 기층 부위의 지반강성 변화 정도를 평가하였고, 크로스흘 시험으로는 활주로 인접 지반의 깊이별 5파속도 변화를 조사하였다. 또한, JFK 공항 부지에서 결정한 5파 속도-N 치의 부지특유 관계식을 통하여 5파 속도를 N치로 변환함으로써 지반강성의 변화를 지반강도 변화의 측면으로도 지반교란의 정도를 파악하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권11호
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• pp.2032-2039
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• 2005

The lattice Boltzman method (LBM) and the finite difference-based lattice Boltzmann method (FDLBM) are quite recent approaches for simulating fluid flow, which have been proven as valid and efficient tools in a variety of complex flow problems. They are considered attractive alternatives to conventional finite-difference schemes because they recover the Navier-Stokes equations and are computationally more stable, and easily parallelizable. However, most models of the LBM or FDLBM are for incompressible fluids because of the simplicity of the structure of the model. Although some models for compressible thermal fluids have been introduced, these models are for monatomic gases, and suffer from the instability in calculations. A lattice BGK model based on a finite difference scheme with an internal degree of freedom is employed and it is shown that a diatomic gas such as air is successfully simulated. In this research we present a 2-dimensional edge tone to predict the frequency characteristics of discrete oscillations of a jet-edge feedback cycle by the FDLBM in which any specific heat ratio $\gamma$ can be chosen freely. The jet is chosen long enough in order to guarantee the parabolic velocity profile of a jet at the outlet, and the edge is of an angle of $\alpha$=23$^{o}$. At a stand-off distance w, the edge is inserted along the centerline of the jet, and a sinuous instability wave with real frequency is assumed to be created in the vicinity of the nozzle exit and to propagate towards the downstream. We have succeeded in capturing very small pressure fluctuations resulting from periodic oscillation of the jet around the edge.

• 한국기계가공학회지
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• 제14권3호
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• pp.141-148
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• 2015

The cryogenic cooling system should maintain the HTS power cable below 77 K. As the length of HTS power cables has increased, there have been many efforts to develop large capacity cryocoolers. Brayton, Joule-Thomson, and Claude refrigerators were considered for the large capacity cryocooler. Among the various cryocoolers, the Brayton refrigerator is the most competitive in terms of the HTS power cable. At present, it is thought that a 10-kW class refrigerator will be able to be used as a unit cooling system for the commercialization of HTS power cables in the near future. The Brayton refrigerator is composed of recuperative heat exchangers, a compressor, and a cryogenic turbo expander. Among the various components, the cryogenic turbo expander is the part that decreases the temperature, and it is the most significant component that is closely related with overall system efficiency. It rotates at high speed using high-pressure helium or neon gas at cryogenic temperatures. This paper describes the design of a 300-W class Brayton refrigeration cycle and the cryogenic turbo expander as a downscale model for the practical 10-kW class cycle. Flow and structural analyses are performed on the rotating impeller and nozzle to verify the efficiency and the design performance.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권2호
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• pp.66-71
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• 2013

In this paper, the supersonic flows around space launch vehicles have been numerically simulated by using a 3-D RANS flow solver. The focus of the study was made for investigating plume-induced flow separation(PIFS). For this purpose, a vertex-centered finite-volume method was utilized in conjunction with 2nd-order Roe's FDS to discretize the inviscid fluxes. The viscous fluxes were computed based on central differencing. The Spalart-Allmaras model was employed for the closure of turbulence. The Gauss-Seidel iteration was used for time integration. To validate the flow solver, calculation was made for the 0.04 scale model of the Saturn-5 launch vehicle at the supersonic flow condition without exhaust plume, and the predicted results were compared with the experimental data. Good agreements were obtained between the present results and the experiment for the surface pressure coefficient and the Mach number distribution inside the boundary layer. Additional calculations were made for the real scale of the Saturn-5 configuration with exhaust plume. The flow characteristics were analyzed, and the PIFS distances were validated by comparing with the flight data. The KSLV-1 is also simulated at the several altitude conditions. In case of the KSLV-1, PIFS was not observed at all conditions, and it is expected that PIFS is affected by the nozzle position.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.764-767
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• 2003

The characteristics of diesel spray have much effect on the engine performances such as power. fuel consumption rate and emissions. Therefore, the measurement of fuel spray characteristics is very important for the improvement of heat engine. The factors which control diesel spray characteristics are injection pressure, ambient temperature and density etc. Spray behaviors are visualized by using the high speed video camera and spray angle, spray penetration are measured. Experimental equations of spray penetration and spray angle were derived by using the experimental results. 1) Ambient temperature and density influence on the characteristics of diesel spray. 2) Experimental equation of spray penetration is expressed as follows 0＜t＜ $t_{b}$ ; $S_1$=11.628$\Delta$ $P^{0.485}$ $\rho$$_{a}$ $^{-0.478}$ $t^{1.337}$, $t_{b}$ ＜t; $S_2$=7.457$\Delta$ $P^{0.523}$ $\rho$$_{a}$ $^{-0.382}$ $t^{0.548}$ 3) Experimental equation of spray Angie is expressed as follows $T_{a}$ =293K; Tan($\theta$/2)=059($\rho$$_{a}$ / $\rho$$_{f}$ )$^{0.437}$, $T_{a}$ =473K; Tan($\theta$/2)=0588($\rho$$_{a}$ / $\rho$$_{f}$ )$^{0.404}$_{f}$ )$^{0.404}$

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권5호
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• pp.487-494
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• 2011

LNG / LNG-FPSO선박에 사용되는 안전밸브는 배관 시스템으로부터 유체를 방출하여 시스템의 압력을 일정하게 유지시키는데 중요한 역할을 한다. 이러한 안전밸브의 기능적 특성으로 인해 유출계수는 밸브의 성능 중 가장 큰 비중을 차지하며, 선급의 인정을 받기 위해서는 0.8이상의 유출계수가 요구되고 있다. 밸브 성능을 향상시키기 위해서 밸브 내부에서 발생하는 유동특성에 대한 정확한 이해가 필요함에도 불구하고 대부분의 밸브 설계의 경우 현장 작업자들의 경험과 실험에 의한 시행착오에 의존하고 있다. 본 논문에서는 안전밸브에 대한 유동해석을 통해 밸브 내부에 발생하는 압축성 유동현상을 고찰하였고, 실험과 해석에 의한 유출계수를 비교하여 유동해석의 타당성을 검증하였으며, 안전밸브를 지나는 공기의 질량유량을 예측하기 위한 유동해석 모델을 확립하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.33-38
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• 2003

플룸간섭 현상은 플룸에 의한 경계층 유동의 박리, 강한 전단층의 발생, 그리고 다수의 충격파들이 박리유동 및 전단층과 상호작용하게 되는 매우 복잡한 유동현상으로, 현재 미사일의 후미부에서 발생하는 플룸간섭 현상의 상세에 관해서는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 초음속 미사일의 동체후미부에서 발생하는 플룸간섭 현상의 특징 및 동체기저부에 설치된 다공확장벽(porous extension)의 플룸간섭 현상에 대한 영향을 수치해석적으로 조사하였다. 그 결과, 다공확장벽이 플룸에 의한 충격파와 경계층 유동의 박리를 완화시켜 미사일 동체의 제어성능이 향상될 수 있음을 알았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.354-358
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• 2007

초소형 터보제트엔진에 적용되는 슬링거 인젝터 시스템의 분무특성을 파악하기 위한 연구를 수행 하였다. 이 연료 분사시스템은 엔진의 회전축으로부터 발생된 원심력에 의하여 연료가 연소기 내부로 공급되고, 액체연료의 미립화를 초래한다. 시험장치는 고속으로 회전하는 Spindle, 슬링거 인젝터, 가압식 물탱크, 아크릴 케이스로 구성하였다. 분무입자의 크기 및 속도를 측정하기 위해 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) 시스템을 사용하였고, Nd-Yag Laser를 광원으로 사용하여 분무를 가시화 하였다. 시험결과 SMD(Sauter Mean Diameter)는 회전수, 유량, Injection Orifice 수에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 이러한 실험적 연구로부터 이 시스템의 분무특성을 이해할 수 있었고, 초소형 터보제트엔진에 적합한 슬링거 인젝터의 형성을 도출할 수 있었다.