• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.253-257
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• 2011

고체로켓에서 발생하는 vortex shedding 현상 중 인히비터로 인해 발생하는 연소실내 와류(vortex)의 특성을 조사하기 위해 Large Eddy Simulation을 수행하였다. 해석의 결과는 기존 연구자들의 결과와 잘 일치하며 정략적 및 정성적 분석을 수행하였다. 인히비터 후방에서 발생하는 vortex는 Flow-acoustic coupling 에 의해 주기적으로 반복되며 생성, 소멸이 이루어지는 것을 확인 할 수 있었으며, 발생 주기는 연소실내 mode 2의 주파수와 일치하는 것을 확인하였다. 3차원 해석결과 인히비터 후방에서 Roll 발생은 비균일한 노즐 유동을 발생시킨다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권3호
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• pp.9-15
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• 2008

고고도 추진 기관으로 개발되고 있는 항공우주연구원의 30톤급 액체 로켓 엔진 노즐 성능의 신뢰성 있는 성능 예측을 위하여 화학적 동결 및 평형 유동 해석을 수행하였다. 해석은 이전의 연구에서 개발된 해석 코드를 보완하여 수행하였다. 비평형 해석이 가장 신뢰할 만한 방법이기는 하지만 수렴특성과 불확실성을 고려할 때 연계된 동결 및 평형 해석이 비용측면에서 효율적인 방법임을 확인 할 수 있었다. 이 해석으로부터 노즐 유동의 팽창 과정에서 나타나는 화학적 재결합 효과에 의한 열 및 운동에너지의 회복 및 점성 효과를 고려한 신뢰성 있는 성능 예측을 할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제1권1호
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• pp.73-81
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• 1997

질량가중평균의 완전 Wavier-Stokes 방정식, 압축성 난류유동에 대한 Morkovin의 가설, $\textsc{k}$-$\varepsilon$ 난류모델, 압력구배와 벽열전달과 압축성의 효과를 고려한 벽함수 모델, Karki의 수치해석기법 등을 사용하여 로켓노즐 내의 난류유동 및 열 전달을 수치해석하고 Back 등의 실험 결과와 비교하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.379-382
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• 2017

핀틀을 적용한 듀얼 벨 노즐의 유동해석을 통해 유동 특성을 조사하였다. 동일한 조건의 핀틀-벨 노즐과 추력계수 및 추력을 비교하였고, 핀틀 스트로크에 따른 차이를 조사하였다. 스트로크 0 mm에서는 듀얼 벨 노즐의 추력이 벨 노즐보다 약 13.18% 높았고, 핀틀이 후진했을 때는 벨 노즐과 유사하였다. 스트로크에 따른 팽창비 변화는 박리와 천이를 통해 고도 보정을 수행하는 듀얼 벨 노즐에게 더 유리한 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권8호
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• pp.790-796
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• 2008

고체 추진기관은 고정된 추진제 그레인 형상과 노즐목 때문에 정해진 단순 추력을 가지게 된다. 핀틀 노즐은 기존의 고체 추진기관의 장점을 가지면서도 추력 조절이 불가능한 단점을 보완하기 위해 제안된 방법이다. 본 연구에서는 핀틀 형상이 노즐 성능에 미치는 영향을 실험과 수치해석 방법으로 평가하였다. 핀틀 형상은 단순성의 원리에 근거하여 변경하였으며 각각의 형상에 대한 내부 유동장은 난류모델을 적용하여 Fluent로 해석하였다. 본 연구로부터 핀틀 형상이 노즐내의 충격파 구조 및 유동박리 영향을 주어 노즐 추력 및 핀틀 하중에 영향을 미침과 최적의 노즐 성능을 발휘할 수 있는 핀틀 형상이 존재함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권1호
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• pp.82-89
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• 2016

초음속 유동의 운동에너지가 열에너지로 바뀌는 열음향 공진 현상을 활용하여 액체로켓엔진의 다중 점화를 위한 점화기 구현에 적용할 수 있다. 본 논문은 이와 같은 열음향 공진 현상의 기본 원리와 이론, 현재까지 진행된 주요 연구결과를 본문에 수록하였다. 열음향 공진 현상에 의한 열발생 특성은 초음속 노즐을 통해 분출되는 유동의 특성과 노즐과 공진관의 형상 그리고 에너지를 전달하는 기체의 종류에 의해 영향 받는다. 이와 같은 열음향 공진 현상을 적용한 액체로켓엔진을 위한 다중 점화기를 구성하는데 있어서 향후 연구 개발이 필요한 부분에 대한 논의를 진행하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권6호
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• pp.38-44
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• 2010

과팽창 상태의 로켓 노즐에서 발생하는 충격파 경계층 간섭 형태는 엔진 시동 및 정지과정 중 예기치 않은 횡력을 수반한다. 본 연구에서는 비정상 노즐 구동 압력비 변화가 유동장의 천이형태 및 횡력 특성에 어떠한 영향을 미치는지 조사하기 위하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 N-S 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, 난류모델은 SST k-${\omega}$을 적용하였다. 엔진 정지 및 시동과정을 모사하기 위하여, NPR은 2~10의 범위에서 계산 하였다. 본 연구의 결과로 박리 유동과 히스테리시스 현상은 구동 압력비에 크게 의존하며, 또한 압력비 변동 시간이 횡력 특성에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 알았다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.11-18
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• 2002

A turbopump system composed of two pumps and one turbine is considered. The turbine composed of a nozzle and a rotor is used to drive the pumps while gas passes through the nozzle and potential energy is converted to kinetic energy, which forces the rotor blades to spin. In this study, an aerodynamic design of turbine system is investigated with some pre-determined design requirements (i.e., pressure ratio, rotational speed, required power, etc.) following Liquid Rocket Engine (L.R.E.) system specifications. For simplicity of turbine system, impulse-type rotor blades for open-type L.R.E. have been chosen. Usually, the open-type turbine system requires low mass flow-rate compared to close-type system. In this study, a partial admission nozzle is adopted to maximize the efficiency of the open-type turbine system. A design methodology of turbine system was introduced. Especially, partial admission nozzle was designed by means of simple empirical correlations between efficiency and configuration of the nozzle. Finally, a turbine system design is presented for a 10 ton thrust level of L.R.E.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2000년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.145-152
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• 2000

A turbopump system composed of two pumps and one turbine is considered. The turbine composed of a nozzle and a rotor is used to drive the pumps while gas passes through the nozzle, potential energy is converted to kinematic energy, which forces the rotor blades to spin. In this study, an aerodynamic design of turbine system is investigated using compressible fluid dynamic theories with some pre-determined design requirements (i.e., pressure ratio, rotational speed, required power etc.) obtained from liquid rocket engine (L.R.E.) system design. For simplicity of turbine system, impulse-type rotor blades for open type L.R.E. have been chosen. Usually, the open-type turbine system requires low mass flow rate compared to close-type system. In this study, a partial admission nozzle Is adopted to maximize the efficiency of the open-type turbine system. A design methodology of turbine system has been introduced. Especially, partial admission nozzle has been designed by means of simple empirical correlations between efficiency and configuration of the nozzle. Finally, a turbine system design for a 10 ton thrust level of L.R.E is presented.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.477-482
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• 2009

로켓노즐 유동은 성능에 대단히 중요한 영향을 미치나, 고온 고압의 가스 유동 특성으로 직접적인 측정이 매우 어렵다. 이러한 문제 해결을 위해 수력학적 상사(hydraulic analogy)기법이 개발되었으며, 본 연구에서는 고온 고압의 로켓 노즐 유동에 대한 수력학적 상사의 적용 가능성이 시험되었다. 로켓 모타의 축대칭 De Laval 노즐 내부 유동현상에 관한 연구가 수력학적 상사를 이용하여 설계된 2차원 수문형 시험장치(2-D Sluice-Type Water-Table)에서 수행되었다. 정량적인 시험을 위해서는 $k{\neq}2$인 기체 유동에 대한 비상사성 문제 해결이 필요하며, 본 연구에서는 시험대를 경사시켜 유동방향 중력가속도 영향을 감소시킴으로서 점성에 의한 비상사성 문제 해결을 시도하였다. 유동 가시화를 통해 수력학 상사에 대한 이해를 깊이할 수 있었으며, 수력학적 상사 실험(2차원 등엔트로피 유동)의 관련 분야에 대한 다양한 적용 가능성이 확인되었다.