• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.453-454
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• 2008

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.359-363
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• 2005

스크램제트 엔진은 대기중의 공기를 흡입하여 연소실에서 초음속으로 연소하는 방식으로 짧은 시간 동안 연료와 공기가 혼합하고 연소되어야하는 특징이 있다. 연료와 공기 혼합을 증대하는 방법은 여러 가지가 제시되었다. 이중 자유류 마하수 2.5의 단일분사 방법에서의 cavity를 이용한 혼합증대 특성을 알아보기 위해 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 상용코드인 CFD-Fastran의 3차원 Navier-Stokes 방정식과 Menter SST(Shear Stress Transport) 난류모델을 적용하였다. cavity 뒤쪽 0.5 cm 떨어진 곳에 지름 0.1cm의 Jet 분사구를 통해 수직분사를 시켜 cavity의 유무에 따른 혼합특성을 살펴보았고, cavity에 대한 영향을 알아보기 위해 $3\times2\times1\;cm$ 크기의 cavity를 사용했다. 계산된 결과는 동일조건의 실험으로 검증하였고 이를 통해 cavity에 의한 혼합증대 특성을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.57-63
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• 2008

공기흡입식 추진 기관인 스크램제트 엔진은 연소기 내부 유동이 초음속으로 유동장의 연소기 내부 체류 시간이 수 ms로 매우 짧다. 이 짧은 시간동안 연소과정이 모두 이루어져야 하므로 초음속 연소기술에 대한 연구는 매우 중요하다. 본 논문은 초음속 연소 기술 중 연료-공기의 혼합을 증대시키는 방법에 관심을 두고 Cavity를 이용한 방법을 선택하여 높이를 10mm로 고정시키고 길이를 변화시켰으며, Cavity 후류에서 지름 1mm의 분사구를 통해 음속 let을 분사시키는 유동장을 형성하여 3차원 Navier-Stokes 방정식을 통해 점성 유동장을 해석하였다. 해석 결과 Cavity 길이/높이비(L/H)가 클수록 Vorticity가 값이 증가하였고 Vorticity의 증가 영역이 유동장의 위, 옆 방향으로 확장되는 것을 볼 수 있었다. 하지만 Vorticity가 증가하는 만큼 추력특성을 떨어뜨리는 정체압력 손실이 증가하므로 연소기 설계 시 최대의 혼합과 최소의 정체압력 손실을 고려한 최적 형상 설계가 필요하다는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권4호
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• pp.69-75
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• 2003

본 논문에서는 이상적인 추력 방정식을 이용하여 초음속 연소기의 국부 추력을 계산하였다. 측정압력으로부터 추력을 결정하는 방법을 마하수 2.5의 초음속 연소기에 적용하였다. 추력계산을 위해서 미시간대학에서 실험한 압력측정치를 사용하였다. 초음속 연소기 내부의 국부추력을 계산하여 연소와 쐐기의 존재가 연소기 상류 부문의 추력에 많은 영향을 주었음을 발견하였다. 측정된 압력으로부터 추력을 계산하는 방법은 특히 고가의 추력특정 장치가 없는 경우에도 사용이 가능한 간단하고 실용적인 방법이 될 수 있을 것이다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권4호
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• pp.10-20
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• 2022

한국항공우주연구원의 자유제트형 지상추진시험설비인 스크램제트 엔진 시험설비의 마하 5 조건에서 스크램제트 엔진 흡입구의 성능분석 시험을 진행하였다. 스크램제트 엔진 흡입구의 대표적인 성능 인자인 전압력 회복률, 공기 포획율 측정을 위하여 격리부 후방에 설치되는 피토/정압 레이크가 설계 제작되었다. 격리부 후방에 장착된 레이크가 전방의 흡입구 램프와 격리부에 미치는 영향과 레이크로 측정된 흡입구의 성능 인자 분석 그리고 흡입구의 받음각 변화에 따른 벽면 정압력 분포 변화에 대한 분석이 수행되었다. 끝으로 연소기에서의 압력 상승을 모사하는 장치인 흡입구 후방 배압 조정 장치를 이용하여 흡입구 불시동이 발생하는 시점을 확인하였으며, 본 논문에는 그 결과를 정리하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권1호
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• pp.61-69
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• 2004

본 연구는 극초음속 모델 스크램제트 엔진 연소기의 화염지지와 연료-공기 혼합과정의 특성을 살펴보기 위하여 수치해석을 이용하여 수행되었다. 연료분사 방법으로 수소연료가 초음속 유동장에 수직분사되는 경우와 공동내부에 분사되는 두 가지 경우를 채택하였으며 각각 UQ(University of Queensland, Australia)와 ANU(Australian National University, Australia)의 충격파 풍동을 이용하여 실험이 수행되었다. 수치해석을 통하여 수직분사 상류의 박리영역과 공동주변에서 연소현상이 관찰되었다. 수직분사의 박리영역과 공동내부분사의 공동은 재순환 영역을 발생시키며, 이 재순환 영역은 연료-공기의 혼합을 촉진시킨다. 또한 자발점화가 박리영역-자유류, 공동-자유류 경계면에서 발생함을 알 수 있었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 제26회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.35-39
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• 2003

A numerical study is carried out to investigate combustion phenomena in a model SCRamjet engine, which has been experimentally studied at the Australian National University using a T3 free-piston shock tunnel. The Mach number is 3.8, the static pressure 110kPa and the static temperature 1100K in the main air flow. The fuel is hydrogen, which is injected in the cavity. Equivalence ratio is set to either 0.25 or 0.5 to access its effect on the fuel-air mixing combustion phenomena. The results show that the cavity generates several recirculation zones, which increase the fuel-air mixing. Self ignition occurs near the point of fuel injection. The flame is anchored by the cavity and generates the precombustion shock on the step. For a high equivalence ratio, the recirculation zones are bigger and the flame is present throughout the combustor.

• 한국연소학회지
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• 제4권1호
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• pp.117-129
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• 1999

A method for the mixing augmentation of the transverse injection of fuel in a Scramjet combustor is suggested. Based on the fact that the main factor controlling the mixing characteristics in transverse injection is the effective back-pressure (the pressure around the injection hole) it is tried to make a flow expansion near the injection port in order to reduce effective back-pressure. A three dimensional Navier-Stokes code adopting the upwind method of Roe#s flux difference splitting scheme is used. The k-w SST turbulence model turbulence model is used to calculate the turbulent viscosity. It is shown that the reducing of the effective back-pressure make it possible to increase the penetration distance and to increase the mixing rate without excessive losses of stagnation pressure. Also, it is shown that the streamwise vorticity generated by baroclinic torque has great influences on the mixing process.

• 한국연소학회지
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• 제7권3호
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• pp.32-36
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• 2002

A numerical study was carried out to investigate combustion phenomena in a model Scramjet engine, which had been experimentally studied at the University of Tokyo using a high-enthalpy supersonic wind tunnel. The main airflow was Mach number 2.0 and the total temperature of hot flow was 1800K. Equivalence ratio was set to be 0.26 which is higher than that of experiment to investigate the effect of strong precombustion shock. The results showed that self-ignition occurred at the rear bottom wall of the combustor and combined with the shear layer flame between fuel jet and main airflow. Then, precombustion shock was generated at the step location and reversely enhanced the mixing and combustion process behind the shock. Due to the high equivalence ratio, the precombustion shock moved upstream of the step compared with that of experiment.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2001년도 제22회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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• pp.127-132
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• 2001

A numerical study was carried out to investigate the combustion phenomena in a model Scramjet engine, which had been experimentally studied in the University of Tokyo using a high-enthalpy supersonic wind tunnel. The main airflow was 2.0 in Mach number and the total temperature of hot flow was 1800K. Equivalence ratio was set to be rather higher value of 0.26 than that of experiment to investigate the effect of strong precombustion shock. The results showed that self-ignition occurred at the rear bottom wall of the combustor and combined with the shear layer flame between fuel jet and main airflow. Then, precombustion shock was generated at the step location and reversely enhanced the mixing and combustion process behind the shock. Due to the high equivalence ratio, the precombustion shock moved upstream of the step compared with that of experiment.