• 한국추진공학회지
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• 제14권3호
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• pp.23-29
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• 2010

일반적으로 충동형을 채용하는 초음속 터빈의 경우, 이론적으로 노즐에서 모든 유동의 가속이 이루어지므로, 초음속 노즐은 특히 초음속 터빈의에서 중요한 부분 중의 하나이다. 본 논문에서는 부분 흡입형 초음속 터빈의 노즐 형상에 따른 성능 특성을 분석하기 위하여 유동 해석을 실시하였다. 노즐은 원형 노즐, 정사각 노즐, 직선 사각 노즐과 굽은 사각 노즐 등의 네 종류를 사용하였다. 해석결과 터빈 내에서 발생하는 유체역학적 손실은 노즐 형상에 크게 영향을 받으며, 부분 흡입 손실 또한 노즐 형상에 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 특히, 굽은 사각 노즐이 가장 좋은 성능을 나타내었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.713-721
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• 2004

Variable air intake and variable exhaust nozzle of hypersonic engines are designed and tested in this study. Dimensions for variable geometry air intake, ram combustor and variable geometry exhaust nozzle are defined based on the requirements of a pre-cooled turbojet engine. Hypersonic Ramjet Engine is designed as a scaled test bed for each component. Actuation forces of moving parts for variable intake and variable nozzle are reduced by balancing the other force in the opposite direction. A demonstrator engine which includes variable intake and variable nozzle is designed and the components are fabricated. Composite material with silicone carbide is applied for high temperature parts under oxidation environment such as leading edge of the variable intake and combustor liner. Internal cooling structure is adopted for both moving and static parts of the variable nozzle. Pressure recovery and mass capture ratio of the variable intake at Mach 5 is obtained by a hypersonic wind tunnel test. Flow characteristics of the variable nozzle are obtained by a low temperature flow test. Wall temperature and heat flux of the nozzle at Mach 3 is obtained by a firing test. As results, the intake and the nozzle are proved to be used at designed pressure and temperature environment.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.682-685
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• 2017

본 연구는 비원형 Effervescent Type 이유체 노즐의 분사 특성을 조사하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 이를 위해 거의 동일한 노즐 출구 면적으로 가공한 2종류의 비원형 노즐 (E1, E2)과 1종류의 원형 노즐 (C)을 대상으로 비교 실험을 진행하였다. 이때 노즐에 장착된 Aerorator는 노즐 출구 면적과의 Aspect Ratio를 맞추기 위해 지름이 다른 3종류를 사용하였다. 따라서 각 노즐마다 3가지의 Aspect Ratio에 따라 3번의 실험을 진행하였으며, 전체 총 9종의 실험이 진행되었다. 실험은 Liquid의 유량을 고정시킨 후, 유입되는 Air의 양을 제어하며 진행하였으며, 노즐 내부 압력과 액적의 크기 (SMD)를 측정하고 노즐에서 분사 이미지를 촬영하였다. 이를 통해 3종의 노즐의 유량 계수를 압력 분무방정식과 Jedelsky 방정식을 비교 계산하였고, Jedelsky 방정식이 약 4배 정도 더 큰 값을 갖는 것을 확인하였다. 노즐에서 분사되는 SMD는 원형보다 비원형에서 더 작은 값을 갖는 것으로 나타났으며, 이는 유량 계수 값의 차이 의해 야기된 것으로 예상된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.617-621
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• 2004

Miniaturization of subsystems including propulsion systems is recent trends in spacecraft technology. Small space vehicle propulsion is not only a technological challenge of a scaling system down, but also a combination of fundamental flow/combustion constraints. In this paper, physical constraints of micronozzle for cold gas micro-thruster are reviewed and discussed. Method to measure small thrust are also described.

• 한국추진공학회지
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• 제3권2호
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• pp.37-47
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• 1999

본 논문은 노즐내열재의 삭마로 인해 야기된 형상변화를 고려하면서 로켓노즐 내열재의 삭마량 및 온도분포를 해석하는 열반응해석에 대해 기술하였다. 열반응 해석에서 표면 삭마는 Zvyagin의 모델을, 내부 열분해는 Yaroslavtseva의 모델을 사용하였다. 노즐내열재의 형상변화로 인한 경계면 이동을 고려하기 위하여 변형가능한 유한요소 격자를 사용하였다. 본 수치해석기법의 타당성을 입증하기 위해 로켓 노즐내열재에 대해 열해석을 수행하였으며, 그 결과 수치해는 실험결과와 잘 일치함을 보였다. 노즐내열재에서의 시간에 따른 온도변화 및 삭마량을 계산하고 고찰하였으며 또한 탄소/탄소 내열재 및 탄소/페놀릭 내열재의 열반응상수가 노즐내열재의 삭마량에 미치는 영향에 대해서 검토하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.42-50
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• 2012

열전달 연구의 목적은 온도와 열유속 분포를 보다 정확하게 예측하는 것이다. 이를 위해 상용 CFD 코드인 FLUENT를 사용하여 2종류의 노즐에 대해 질량유속비와 압력비를 계산하였으며, 실험결과와 잘 일치하였다. 또한 1종류의 노즐에 대해 FLUENT를 사용한 노즐 벽면에서의 열전달계수 계산결과는 노즐 축소부에서 실험결과 보다 약간 크게 예측되었으나 확대부에서는 잘 일치하고 있다. Bartz식을 이용한 열전달계수 계산결과는 전체적으로 실험결과 보다 크게 예측되었다. 계산결과가 실험결과와 차이를 보이는 원인은 노즐 내 급가속 유동에 의한 층류화, 난류모델 및 격자구성 등을 고려해 볼 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.337-340
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• 2006

본 논문은 초음속 제트에서 발생하는 천음속 공명현상에 대한 실험적 연구를 기술한다. 초음속 노즐이 매우 낮은 압력비에서 작동될 때, 노즐내의 확대부에서 충격파가 발생한다. 천음속 공명현상은 이러한 충격파의 불안정한 진동에 의한 강한 음파의 발생에 기인한다. 제트 유동장은 쉴리렌 광학장치를 이용하여 가시화 하였다. 제트유동의 천음속 공명현상을 조사하기 위하여, 음향측정을 수행하였다. 천음속 공명 현상의 음향특성은 스크리치 톤과 비교하였다. 본 연구에서 얻어진 결과에 의하면, 스크리치 톤의 주파수와는 달리, 천음속 톤의 주파수는 노즐 압력비가 증가할수록 증가한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.495-499
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• 2005

인하 로케트 연구회에서는 기존의 복합추진제 모터의 노즐 재료를 기존의 세라믹에서 Teflon으로 대체하여 추력 성능을 개선하였다. Teflon으로 제작된 노즐은 지상시험과 추력 측정을 통해 결과를 확인하였다. Teflon을 이용한 노즐은 기존의 세라믹 노즐과 비교해서 신뢰성을 높이면서 총충격량을 18.3%만큼 증가시킬 수 있었다. 새로운 제작 공정은 노즐 생산 시간도 줄였다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.1-9
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• 2007

많은 산업체들은 현재 연소기의 열효율을 증가시키기 위해 노력하고 있으며, 증가되는 NOx 발생으로 환경적인 규제에 직면하고 있다. 우리는 이렇게 열효율 증가와 NOx 발생 감소를 동시에 해결할 수 있도록 새로운 방법을 연구하였다. 이 새로운 개념은 확실히 NOx와 같은 오염물질을 절감시키며, 동시에 반경방향 열전달을 증가시키는 것으로 알려져 있고 이를 세차제트 연소기라고 부른다. 이러한 세차제트 노즐의 특징은 가스터빈의 연소효율의 증가로 이어질 수 있을 것이다. 기본적인 세차제트 노즐에 대한 특설파악을 위해 FLUENT를 이용한 수치해석, 레이저를 이용한 가시화 시험을 진행하였고, 노즐단면에서의 속도분포를 다른 논문의 실험결과와 비교하였다. Centerbody가 있는 경우 세차현상이 잘 일어났고 노즐 출구에서의 확산각이 증가함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.497-500
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• 2011

고체 추진기관의 노즐 소재로 사용하기 위하여 Zirconia로 코팅된 SCM-440과 STS-630 적용 노즐의 열구조 안전성에 관한 시험 평가를 수행하였다. 각 노즐에 플라즈마 스프레이 기법으로 0.15 mm 코팅하였으며, Zirconia 코팅 노즐의 열차폐 효율과 열적 내구성 평가를 수행하였다. 두 소재의 노즐목에서 Zirconia 코팅한 노즐은 코팅하지 않은 노즐 보다 70% 높은 열차폐 효율을 갖는 결과를 나타냈다. SCM-440이 STS-630보다 온도 상승률이 더 높으며, 노즐 확장부에서 더 높은 온도를 가지는 것을 확인하였다. 따라서 플라즈마 기법의 Zirconia 코팅이 초음속 노즐의 열구조 안전성에 유용함을 알 수 있었다.