• 대한기계학회논문집B
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• 제20권11호
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• pp.3598-3606
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• 1996

The finite volume method for radiation is applied to investigate a radiative heating of rocket base plane due to searchlight and plume emissions. Exhaust plume is assumed to absorb, emit and scatter the radiant energy isotropically as well as anisotropically, while the medium between plume boundary and base plane is cold and nonparticipating. Scattering phase function is modelled by a finite series of Legendre polynomials. After validating benchmark solution by comparison with that of previous works obtained by the Monte-Carlo method, further investigations have been done by changing such various parameters as plume cone angle, scattering albedo, scattering phase function, optical radius and nozzle exit temperature. The results show that the base plane is predominantly heated by the plume emission rather than the searchlight emission when the nozzle exit temperature is the same as that of plume.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1999년도 추계 학술대회논문집
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• pp.65-70
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• 1999

Radiative heating of a liquid rocket base plane due to plume emission is numerically investigated. Calculation of flow and temperature fields around rocket nozzle precedes and thereby realistic plume shape and temperature distribution inside the plume are obtained. Based on the calculated temperature field, radiative transfer equation is solved by discrete ordinate method. The averaged radiative heat flux reaching the base plane is about $5kW/m^2$ at the flight altitude of 10.9km. This value is small compared with radiative heat flux caused by constant-temperature (1500K) plume emission, but it is not negligibly small. At higher altitude (29.8km), view factor between the babe plane and the exhaust plume is increased due to the increased expansion angle of the plume. Nevertheless, the radiative heating disappears since the base plane is heated to high temperature (above 1000K) due to convective heat transfer.

• 항공우주기술
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• 제12권1호
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• pp.163-172
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• 2013

본 논문에서는 전산유동해석 기법을 활용하여 액체 로켓 연소 후류에 냉각수가 분사됨에 따라 발생하는 냉각 효과를 냉각수 분사량, 분사 위치, 분사 방식의 변화에 따른 영향을 고찰하였다. 연소 후류의 모사를 위해서는 동결 유동해석 기법에 기반한 단일화학종 비반응 해석 모델을 이용하였고, 연소 후류에 분사된 냉각수의 모사를 위해서는 Euler-Lagrangian 해석법에 따르는 이산 상 모델(Discrete Particle Model)을 사용하였다. 해석 결과 연소 후류의 약 2배 정도 냉각수가 투입되었을 때 연소 후류 중심부에서는 연소 후류의 온도가 상대적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.85-91
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• 2005

로켓노즐로부터 방사되는 플룸에 의한 로켓 저부면의 복사 가열을 수치해석적으로 조사하였다. 로켓노즐 주위의 유동 및 온도장의 계산이 선행되었으며, 그에 따라 실제적인 플룸의 형태와 플룸내부의 온도분포를 얻었다. 계산된 온도장을 토대로, 복사 열전달 방정식을 구분종좌법을 이용하여 풀이하였다. 견본 로켓 플룸에 대해 계산한 결과, 저부면에 도달하는 평균복사열은 비행고도 10.9 km에서 약 5kw/m$^{2}$ 이었다. 이 수치는, 플룸의 공간적인 온도분포를 고려하지 않고 일정온도 (1500 K) 가정하에 계산된 복사량에 비하여 작은 값이지만, 그 절대적인 크기를 무시할 수 있을 정도로 작은 값은 아니다. 고고도(29.8 km)에서는 플룸의 팽창 때문에 저부면과 배기 플룸 사이의 보기계수가 증가하게 된다. 그러나, 대류 열전달에 의해 저부면이 1000 K이상으로 가열되기 때문에 복사가열 현상은 사라지게됨을 알았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권6호
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• pp.488-494
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• 2014

유도탄 발사 시 화염은 발사 장치 및 인접 구조물에 심각한 손상을 야기할 수 있다. 본 연구는 유도탄 발사 시 함정과 유도탄의 초기 운동에 의해 유도탄의 화염이 인접 구조물에 미치는 영향을 분석하기 위하여 수행하였다. 이를 위해 함정과 유도탄의 초기 운동에 영향을 미치는 각 인자들을 확률분포로 정의하고 Monte Carlo 해석 기법을 이용하여 통계적으로 발생할 수 있는 유도탄 이탈 영역을 분석하였다. 그 후 유도탄의 화염이 인접 구조물에 가장 큰 영향을 미치는 유도탄 이탈 궤적에 대해 CFD기법을 이용하여 유동-운동해석을 수행하였다. 이와 같은 방법으로 유도탄 발사 시 함정과 유도탄의 초기 운동에 의해 유도탄 화염이 인접 구조물에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제6권1호
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• pp.12-20
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• 2002

케로신/액체산소 추진기관을 갖는 KSR-III 로켓의 플룸 유동장에 대하여 로켓 동체/플룸 유동장에 대한 통합적인 해석을 수행하였다. 기체 열-화학 모델이 유동장에 미치는 영향을 평가하여 로켓 유동장을 해석하는 목적에 가장 적합한 기체 모델을 제시하기 위하여 열량적 완전기체, 다윈 화학종 반응기체, 그리고 화학적 동결기체의 세 가지 기체 모델을 사용하여 유동장을 해석하고 그 차이를 검토하였다. 반응유동 해석 결과는 노즐 내부에서의 화학반응에 의한 연소가스의 온도 증가로 인해 다른 기체 열화학 모델에 비해 전체적으로 더 높은 온도 분포를 나타내었다. 플룸에서의 모든 화학반응은 전단류와 배럴 충격파 반사지점 후방의 고온 영역에 국한되어 일어났으며, 본 해석의 경우 플룸 내에서의 유한속도 화학반응이 유동에 미치는 영향은 미약한 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서 이루어진 유한속도 화학반응을 고려한 플룸 해석을 통하여 플룸에서의 주된 화학반응 및 반응 메커니즘을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권1호
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• pp.35-45
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• 2005

여러 고도에서 화학 반응과 열복사 효과가 로켓 플룸 유동에 미치는 영향을 살피기 위한 수치 연구를 수행하였다. 압축성 유동의 Navier-Stokes 방정식을 유한 체적법에 근거한 완전 내재적 TVD코드로 해석하였으며, 탄화수소 혼합물의 자세한 열화학적 속성을 고려한 화학 평형과 광학적으로 두꺼운 매체의 열복사를 유동 해석 코드에 포함하였다. 지상 마하수 0, 고도 5.06 km에서 마하수 1.16 그리고 17.34 km에서 마하수 2.90로 비행하는 등유 연료 로켓의 플룸 유동을 해석하였다. 해석 결과는 서로 다른 고도 조건에서의 플룸의 구조와 함께 화학 반응과 복사의 영향을 보여 주었다. 추진 성능과 기저부 열차단의 측면에서, 화학 반응에 의한 배출가스의 온도 상승은 특히 고고도에서 무시할 수 없음을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.62-69
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• 2014

미사일의 탐지, 인식 및 추적 및 적외선을 줄여 피탐지성을 최소화 하는 데에 있어 로켓 플룸의 적외선 신호는 중요한 역할을 한다. 저연 추진제 및 무연 추진제를 사용하는 소형 고체로켓모터를 사용하여 로켓 플룸의 적외선 신호를 계측하였다. 로켓 플룸의 적외선 신호를 예측하기 위해 플룸의 유동장에 대한 전산모사를 수행하였으며, layered integration 방법을 사용하여 적외선 신호를 예측하였다. 해석 및 계측 결과는 잘 일치하였다. 두 신호 모두 $H_2O$에 의해 $2.5-3.0{\mu}m$영역에서, CO 및 $CO_2$에 의한 $4.5{\mu}m$ 영역에서 강한 신호를 나타낸다. 계측 결과, $4.3{\mu}m$ 영역에서 해석 결과와 다르게 강한 신호가 나타나는데, 이는 대기 중의 $CO_2$에 의한 흡수를 보정하는 과정에서 발생하는 실험 오차로 판단된다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권1호
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• pp.36-41
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• 2011

Numerical simulation of air-launched rockets from a helicopter was conducted to investigate the aerodynamic interference between air-launched rocket and helicopter. For this purpose, a three-dimensional inviscid flow solver has been developed based on unstructured meshes. An overset mesh technique was used to describe the relative motion between rocket and rocket launcher. The flow solver was coupled with six degree-of-freedom equation to predict the trajectory of free-flight rockets. For the validation, calculations were made for the impinging jet with inclined plate. The rotor downwash of helicopter was calculated and applied to simulation of air-launched rocket. It is shown that the rotor downwash has non-negligible effect on the air-launched rocket and its plume development.

• 한국추진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.54-61
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• 2014

본 연구에서는 비정렬격자계를 사용하는 2차원 축대칭 DSMC 법을 사용하여 로켓 노즐에서 사출되는 플룸을 해석하였다. 오리피스의 출구 전압에 대한 배압의 비율이 높은 경우와 낮은 경우의 플룸에 대하여 해석을 실시하여 저고도와 고고도를 대표하는 두 가지 조건에서 플룸 유동의 차이를 관찰하였다. 저고도 플룸은 Mach disc 등 복잡한 유동 구조를 보인 반면 고고도 플룸은 단순 팽창만을 보였으며, 유동이 상류 방향으로 심하게 꺾였다. 또한 고도 20 km의 대기 조건에서 소형 로켓 노즐에서 사출되는 플룸에 대한 해석을 수행하여 연속체 해석 결과와 비교하였으며 과소팽창되는 로켓 플룸의 유동구조가 잘 나타났다. 또한, 플룸 내부에 국지적인 천이 유동이 발생할 수 있음을 확인하였다.