전산화 단층촬영법을 이용하여 탄소/탄소 목삽입재의 밀도 분포를 평가 하였다. 전산화 단층촬영 법의 Beam hardening, 전기적 잡음 및 산란 X-ray의 영상을 토정하고 신호 대 잡음비를 높여 최적화할 때 측정된 제작된 탄소/탄소 복합재료의 밀도는 98.74%의 신뢰도 수준에서 ${\pm}0.01g/cm^3$ 분포를 갖는 것으로 평가 되었다. 전산화 단층촬영 결과의 검증은 탄소/탄소 목삽입재를 절단하며 수침법에 의한 밀도 측정과 주사전자현미경 관찰을 통하여 수행되었으며 단층촬영결과는 수침법에 의한 밀도 분포와 주사전자현미경의 결과와 일치하였다.
본 연구는 lab-scale로 제작된 가압식 마이크로버블 발생장치의 버블크기 분포를 분석하여 장치의 최적 운전조건을 검토하고 벤튜리 노즐 제원에 따른 마이크로버블 발생 특성을 확인하였다. 실험결과, 실험실 규모의 가압식 마이크로버블 발생장치의 운전조건은 공기 주입율 0.3 LPM, 가압탱크압력 3 bar, 벤튜리 노즐을 수조와 직접 연결 하였을 때, 상대적으로 우수한 성능을 나타내었다. 벤튜리 노즐 제원을 달리한 마이크로버블 발생 특성에서는 노즐의 제원에 따른 버블크기 분포에 미치는 영향은 낮지만, 버블 발생의 성능적 측면에서는 노즐의 목 직경이 3-4 mm 일 때, $D_{50}$이 $54.98-61.19{\mu}m$(D3L15, D4L15), $50{\mu}m$이하의 버블 분율은 각각 0.326, 0.345(D3L15, D4L15)로 상대적으로 우수함을 확인하였으며, 노즐 목 길이의 경우 목 길이가 20 mm인 노즐의 $D_{50}$이 $49.40-54.98{\mu}m$, $50{\mu}m$이하의 버블 분율은 0.447로서, 마이크로버블을 비교적 안정적으로 발생시키는 것을 확인 할 수 있었다.
Hysteresis is an effect by which the order of previous events influences the order of subsequent events. Hysteresis phenomenon of supersonic internal flows with shock waves has not yet been clarified satisfactorily. In the present study, experiments are carried out on internal flow in a supersonic nozzle to clarify the hysteresis phenomena for the shock waves. Flow visualization is carried out separately on the straight and divergent channels downstream of the nozzle throat section. Results obtained were compared with numerically simulated data. The results confirmed hysteresis phenomenon for shock wave in the Laval nozzle at a certain specific condition. The relationship between hysteresis phenomenon and the range of the rate of change of pressure ratio with time was shown experimentally. The existence of hysteretic behavior in the formation, both the location and strength, of shock wave in the straight part of the supersonic nozzle with a range of pressure ratio has also been confirmed numerically.
The supersonic gas ejector, as gas dynamic appliance, has been applied for a long time because of simplicity and reliability. However, for the prediction of ejector performances with given parameters, that is, working gas pressure and the nozzle shape, it is necessary to raise accuracy of modelling for properties of ejector gas flow. The purpose of the represented work is to compare one-dimensional modelling and numerical results with experimental results. The ejector with a conic nozzle has been designed and tested (Mach number at the nozzle exit section was 3.31, the nozzle throat diameter - 6 mm). Working gas - nitrogen, was brought from system of gas bottles. Diameter of the mixture chamber at the nozzle exit section was limited by condensation temperature of nitrogen and equaled 20 mm. The one-dimensional theory predicted the minimal starting pressure equaled 8.18 bar (absolute) and 0.051 bar in the vacuum chamber. Accordingly the minimal starting pressure was 9.055 bar and 0.057 in the vacuum chamber bar have been fixed in experiment.
Determination of geometric design parameters of a second-throat type annual supersonic ejector is described. Tested geometric parameters were primary nozzle area ratio, cross-sectional area of second-throat, L/D ratio of second-throat and primary flow injection angle. Varying these four geometric parameters, we build a test matrix made of 81 test conditions, and experimental apparatus was fabricated to accommodate them. For each test condition, the stagnation pressure of primary flow and the static pressure of the secondary flow were measured simultaneously along with their transition to steady operation and finally to unstarting condition. Comparing the performance curve of every case focused on starting pressure, the unstarting pressure and the minimum secondary pressure, we could derive correlations that the parameters have on the performance of the ejector and presented the optimal design method of the ejector. Additional experiments were carried out to find effects of temperature and mass flow rate of the secondary flow.
고온고압, 장시간 연소조건하에서 일정한 추력을 유지하는 로켓 추진기관 개발을 위해 W/$Y_2O_3$ 노즐목 삽입재를 평가하였다. 연소시간 증가에 따른 내열성능 변화를 검토하였으며, 비삭마 소재로 범용되고 있는 CIT의 내열성능과 비교하였다. 연소시간이 증가함에 따라 삭마율은 감소하는 경향을 보였으며, W/$Y_2O_3$의 삭마율은 CIT의 약 55 %이었다. 노즐목 삽입재의 육안검사와 미세조직검사에서 연소시간의 증가로 인한 특이 현상은 발견되지 않았으며, 진공 열처리는 균열 방지에 효과가 있음을 확인하였다.
Optimum nozzle design exploiting the method of characteristic(M.O.C) has been in application as an efficient design methodology targeting a less weighted and short expansion nozzle. This paper treats the optimum nozzle design and the analysis of the inviscid compressible flow inside. Based on traditional Rao's method, the optimum nozzle design is coded with minor modifications for the identification of the control surface across which the mass flux should be conserved. Internal flow field is simulated numerically by M.O.C and implicit/explicit Taylor-Galerkin finite element method(F.E.M) with the aid of adaptive remeshing to capture the shock wave, hence improve the accuracy. Designed and calculated flow fields due to the separate analyses show that the mass flux predicted by optimum nozzle design with M.O.C is not conserved across the control surface and the sonic line should be located upstream of the nozzle throat. Rao's optimum nozzle design methodology exaggerates the momentum thrust and tends to overemphasize the engine performance loss.
Small sonic nozzles (throat diameter $0.28{\~}4.48mm$) were tested in the gas flow standard system. This standard system is composed of two bell provers and 5 column piston provers, compressor, filters, and dehumidifier. The discharge coefficients of small some nozzles are obtained and correlated as a function of throat Reynolds numbers with $0.316\%$ uncertainty at a confidence level $95\%$. The tested high Reynolds number was the lower limit of ISO 9300 specifications. The data are useful as data base for revision of ISO 9300.
Starting pressure of a supersonic ejector with a second-throat was investigated. In case of mixing chamber length longer than a critical length, starting pressure is in proportion to length of the mixing chamber. In this study, we assumed that the ejector starts when the primary supersonic flow reaches inlet of the second-throat and the distance of the supersonic flow traveling can be expressed by multiplying an empirical factor to the first diamond shock length of overexpanded flow. To calculate the overexpanded supersonic flow, a mixing model was employed to compute secondary flow pressure and the result was applied to back pressure condition of overexpanded flow calculation. In the result, for three cases of primary nozzle area ratio, we could get accurate model of predicting the starting pressure by selecting a suitable empirical factors around 3.
최근 우주 개발 기술은 "더 빠르고, 저렴하고, 효율적인"으로 표현할 수 있다. 이런 장치들 사이에서 마이크로 추진 장치는 필수적인 요소이다. 또한 마이크로 노즐은 마이크로 추진 장치에서 가장 중요한 부분이다. 냉가스 추력기의 경우, 마이크로 노즐은 팽창비의 변화를 통해 압축 가스내의 저장된 에너지를 운동에너지로 변환시킨다. 본 논문에서는 노즐 팽창비와 비열비에 따른 마이크로 노즐의 특성을 실험하였다. 추력은 추력 측정 장치에 부착한 스트레인게이지를 사용하여 측정하였다. 또한 실험을 통해 마이크로 노즐의 성능을 평가해보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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