• 한국추진공학회지
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• 제11권1호
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• pp.57-63
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• 2007

산화제 과잉 예연소기는 고성능 닫힘형 액체추진로켓 시스템에 적용된다. 이러한 산화제 과잉 연소기는 산화제-연료 혼합비가 약 50이상에서 작동하므로, 예연소기에서 분무특성과 혼합성능이 연소 안정성에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 예연소기에 적용 가능한 분사기를 설계하고, 유량측정 및 가시화 실험을 통해 연료 및 산화제의 분무각을 측정하고, Recess length에 따른 분무특성의 변화를 확인하여 산화제 과잉 예연소기 분사기의 분무특성을 연구하였으며, 이러한 실험결과는 산화제 과잉 예연소기 분사기를 설계할 수 있는 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국분무공학회지
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• 제12권1호
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• pp.58-64
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• 2007

The spray characteristics of the oxidizer-rich preburner are investigated. This system is generally operated at an oxidizerfuel mixture ratio of 50. The spray quality and mixing performance are very important for safe combustion. To know the spray characteristics of the oxidizer-rich preburner, we have designed various swirl injectors and measured droplet velocity and size by the PDPA system. The flow discharge coefficient of the fuel orifice is $0.12{\sim}0.21$, oxidizer orifice discharge coefficient is $0.16{\sim}0.28$. From the spray visualization, fuel nozzle spray angle is $15^{\circ}{\sim}25^{\circ}$, oxidizer nozzle spray angle is $65^{\circ}{\sim}85^{\circ}$ and combined spray angle is reduced $2^{\circ}{\sim}5^{\circ}$ compared to the oxidizer nozzle only case. From the PDPA measurement, droplet SMD is $175\;{\mu}m$ at 50 mm and $190\;{\mu}m$ at 100 mm of variant 1 combined case. The number concentration measurement revealed the reason of the droplet diameter increasement with distance. That is due to drop coalescence results from collision of drops which is occurred in dense sprays at a long distance from nozzle orifice exit.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.97-101
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• 2007

산화제 과잉 예연소기용 인젝터의 분무특성을 연구하였다. PDPA 측정은 인젝터의 압력 조건이 연료 $25kgf/cm^2$와 산화제 $10kgf/cm^2$일 때 수행하였다. 노즐 끝단으로부터 100 mm일 때 액적크기는 $210{\mu}m$이며, 액적 속도는 38 m/s로 측정되었으며, 액적 속도는 노즐 끝단에서 멀어질수록 감소였다. 산화제 분무가 산화제과잉 분사기의 혼합특성을 지배하는 주된 인자임을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.81-88
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• 2013

케로신과 액체산소를 추진제로 하는 다단연소방식 액체엔진용 산화제 과잉 예연소기를 설계하여 설계점에서 연소시험을 수행하였다. 설계된 산화제 과잉 예연소기는 산화제 일부와 연료를 혼합헤드를 통해 연소실에 공급하여 연소시키고 나머지 산화제를 연소실 재생냉각채널을 거쳐 연소실 중앙의 분사공을 통해 연소실로 주입하여 기화시키는 형태로 최종적으로 연소압 20 MPa, 혼합비 60에서 작동한다. 혼합헤드에는 단일 와류형 분사기를 벌집형태로 배열하였으며 가스 온도 균일성 향상과 연소 안정성 향상을 위한 혼합링과 터빈까지의 배관을 고려한 노즐을 장착하였다. 설계점 연소시험에서 산화제 과잉 예연소기는 높은 연소 안정성과 생성가스의 균일한 온도분포를 보였다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권2호
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• pp.48-56
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• 2008

액체로켓 예연소기의 산화제 과잉 연소는 매우 어려운 과업이다. 이를 위해서는 작동 조건에서 좋은 혼합특성을 갖는 분사기를 설계하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 고압환경에서 로켓 산화제 과잉 예연소기용 분사기의 분무특성을 실험을 통해 알아보았다. 분사기는 연료 및 산화제 오리피스, 산화제 스커트로 구성되어있다. 분사기의 분무특성을 알아보기 위해 주위기체압력을 0에서 30kgg/cm2[g]까지 가압하여 분무 가시화, Sauter 평균 입경을 측정하였으며, 액적 크기는 이미지 처리 기법을 이용하였다. 실험결과로부터 로켓 산화제 과잉 예연소기용 분사기의 분무특성을 이해할 수 있었으며, 로켓 산화제 과잉 예연소기 개발에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.47-53
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• 2006

산화제 과잉 예연소기는 고성능 closed cycle 액체추진로켓 시스템에 적용된다. 이러한 산화제 과잉 연소기는 산화제-연료 혼합비가 약 50이상에서 작동하므로, 예연소기에서 분무특성과 혼합성능이 연소 안정성에 큰 영향을 주게 된다 본 연구에서는 예연소기에 적용 가능한 분사기를 설계하고, 유량측정, 가시화 실험을 수행하여 예연소기 분사기의 분무특성을 연구하기로 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.614-615
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• 2010

단순화한 물리적 접근방법을 통해 산화제 과잉 예연소기 혼합헤드에서의 추진제 분포를 예측하였다. 혼합헤드는 와류형의 7개의 연료 분사기와 24개의 산화제 분사기가 벌집형태로 배열된 형태이며 혼합헤드에서의 혼합비는 15이다. 예측결과 혼합비 분포는 중심에서 약 9 정도를 보였으며 외각으로 갈수록 점점 커져 연소실 벽에서는 약 30 정도를 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.255-259
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• 2008

This paper presents the spray characteristics of the oxidizer rich preburner injector which can be used in the high-thrust rocket system. We designed the basic shape of the liquid-liquid coaxial swirl injector for the rocket oxidizer rich preburner injection system. To understand the spray angle variation with the high pressure environment, the spray visualization in the high pressure chamber was preformed. Also we measured the droplet velocity, the Sauter Mean Diameter(SMD), the volume flux and the number density with the PDPA system by using water in atmospheric pressure. The results show that the spray angle is reduced by increasing ambient pressure and maximum droplet velocity is shown from a nozzle tip and then the droplet velocity decreases as a spray moves to the downstream. The SMD decreases on the axial distance from 20 mm to 50 mm but it increases over 50 mm. That is due to the increasing number of collision with each droplet and interaction with ambient air on going downstream direction.

• 한국추진공학회지
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• 제22권1호
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• pp.52-57
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• 2018

본 논문에서는 9톤급 다단연소사이클 엔진용 산화제 과잉 예연소기 분사기 설계 및 수류 시험 결과에 대해 기술하고자 한다. 총 3 종류의 동축 와류 분사기를 설계하고 각 종류마다 12개의 분사기를 제작하였다. 연료 접선 홀 직경은 모두 동일하며, 산화제와 연료가 연소되어 발생하는 기체 산화제와 냉각 채널에서 배출되는 액체 산화제 모멘텀의 비에 따라 산화제 과잉 예연소기 분사기의 연소에 어떠한 영향이 있는지를 연구하기 위해 산화제 접선 홀의 직경을 다르게 제작하였다. 추후에 산화제 과잉 예연소기를 이용한 파워팩과 연소시험을 통해 검증될 예정이다. 수류 시험 결과, 연료 유량 및 산화제 접선 홀의 유량값은 설계 차압을 기준으로 목표 유량값에 도달하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권6호
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• pp.10-20
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• 2022

본 연구에서는 케로신 다단연소사이클 엔진용 예연소기를 설계하기 위해, 고압의 산화제 과잉 조건에서 예연소가스를 계산하고 냉각유로에서 극저온 유체의 복합열전달 및 수력 특성을 해석할 수 있는 설계코드를 개발하였다. 사용자 편의성과 범용성을 가진 오픈 소스 라이브러리 Cantera를 활용하였으며, 실제유체의 열역학/전달 상태량을 정확히 계산하기 위해 관련 소스 코드들을 새로 작성하여 Cantera에 추가하였다. 현재 예비설계 중인 100톤급 부스터 엔진용 예연소기에 적용하였으며, CFD 해석결과와 비교를 통해 설계코드로서의 예측 정확도와 활용성을 확인하였다.