• 한국추진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.34-41
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• 2012

추력편향장치는 일반적으로 노즐 뒤에 장착되어 추진기관에서 분사되는 초음속 제트의 유동방향 자체를 편향시킴으로 단일 추진체의 노즐에서 종축, 횡축, 회전축 방향의 제어를 할 수 있다. 노즐 유동장내에 노출되어 있는 편향장치인 제트 베인의 경우 그 형상과 편향각도에 따라서 상호 유동 간섭에 의한 추력손실이 발생되게 된다. 본 연구에서는 실험에 사용된 노즐의 수치해석과 더불어 제트 베인 각도 변화에 따른 공기역학적 유동가시화를 수행하였으며 베인에 미치는 유동간섭의 특징을 분석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.584-587
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• 2011

마하 5 스크램젯 엔진에 대하여 연소 시험에 대한 예비 시험 성격으로서 연료 분사 없이 내부 유동 공력 시험을 수행하였다. 엔진은 흡입구 크기 $70mm{\times}200mm$, 전체 길이 1.7m의 시험용 모델을 대상으로 하였다. 설비는 한국항공우주연구원이 자체 설계 개발하여 보유한 불어내기식 극초음속 시험 설비를 사용하였다. 측정은 엔진 내부 유로를 따라 19개 지점에서 압력을 측정하였다. 시험 결과 본 엔진 모델을 사용하여 설비 시동이 가능하였으며 엔진 내부는 초음속 유동이 유지됨을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.123-127
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• 2009

기계적 제어장치를 사용하지 않으면서도 추력방향 제어가 가능한 유체역학적 추력편향제어(Fluidic Thrust Vector Control; FTVC)기법에 대한 연구 논문이다. 2차 유동은 주 유동 흐름과 같은 방향으로 분사하였고, 선행연구를 통해 정상(steady)상태의 수치해석 결과는 실험과 비교 검증하였다. 이를 바탕으로 비정상(unsteady) 수치해석을 수행하였고, 위아래로 제트가 편향이 될 때에 소요되는 시간과 벽면에서의 압력 분포 등을 조사하여 추력벡터의 동특성을 연구하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.7-15
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• 2008

Pressure Sensitive Paint(PSP)는 압력에 반응하는 도료를 뜻한다. PSP를 이용하여 압력을 측정하기 위해서는 Paint Calibration과 PSP를 도포한 모델의 풍동실험이 필요하다. PSP는 이 두 가지의 결과를 이용한 이미지의 후처리과정을 통하여 압력정보를 포함한 이미지를 얻을 수 있는 신기술이다. 본 연구에서는 PSP에 필요한 장치 및 설비들을 구성하고 PSP를 이용하여 초음속 유동장 내의 압력측정 실험을 실시하였다. 압력측정 실험은 초음속 유동장의 노즐 벽면의 압력을 측정하였으며, 측정 압력에 대해서는 압력공(Pressure Tap)에 의한 결과값과 전산해석의 결과값을 통하여 비교하였고, 그 실험 결과를 바탕으로 PSP는 표면압력을 측정함에 있어서 압력공을 이용한 기존의 방식을 대체할 수 있는 기술임을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.34-39
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• 2014

center-body디퓨져에 대한 형상 설계 요소를 분석하고 수치적 기법을 통한 설계형상 변수를 구성하였다. 수치기법으로는 Center-body 디퓨져의 내부유동해석을 위하여 2차원 축대칭 Navier-Stokes equation와 $k-{\epsilon}$ 난류모델을 사용하였다. 또한 center-body디퓨져의 시동압력과 진공도 및 형상설계변수에 대해서 2차목 디퓨져와 비교하였다. 냉각시스템의 성능향상 방안으로 CBD의 원추선단에 역류제트를 활용한 TPS시스템의 개념을 제시하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권4호
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• pp.12-24
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• 2020

이중목 노즐은 유체 추력벡터제어 분야에서 특히 효과적인 방법이며, 다른 축소부가 종래의 축소-확대 노즐의 확대부에 연결된다. 본 연구에서는 3차원 초음속 직사각형 노즐에서 추력벡터제어 성능에 대한 분사각의 영향을 조사하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 5개의 분사각에 대하여 다루었으며, 편향각도, 분사 질량유량비, 시스템 전체 추력비, 전체 피칭 추력효율, 대칭면에서의 마하수 분포와 유선 및 다른 면에서 마하수 분포를 포함하는 임계 성능변화가 정량적으로 그리고 정성적으로 분석되었다. 본 연구의 결과는 특히 전투기 설계자에게 유용한 기술적 자료를 제공한다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권3호
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• pp.73-82
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• 2015

본 연구에서는 소형 액체로켓엔진을 사용하여, 약 25 km(0.025 bar) 고도의 대기압 환경을 조성할 수 있는 초음속 디퓨저와 이젝터 조합의 고공시험 설비를 구축하였으며, 설비의 성능 검증 차원에서 소형 액체로켓엔진 고공환경 모사시험을 수행하였다. 시험 설비는 고공환경 모사장치와 추진제 공급설비 그리고 냉각수 공급설비로 구성된다. 본 고공시험 설비로 약 27 km(0.021 bar) 고도에 해당하는 대기 압력을 성공적으로 구현하였으며, 이때 소형 액체로켓엔진에서 발생하는 추력 성능을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권4호
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• pp.18-25
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• 2000

유동장의 2차원 평면 속도 분포를 측정하기 위하여 two-color PIV 기법을 개발하였고, 마하 2.0 초음속 노즐에 적용하여 보았다 이 기법은 single-color PIV 기법과 유사하나 서로 다른 색의 두 레이저 빔을 사용하여 방향성의 문제를 해결하는 차이점을 갖는다. 녹색의 레이저 평면광 (532 nm)과 적색의 레이저 평면광 (619 nm)이 주입된 입자를 조사하기 위하여 사용되었고, 입자 위치가 고해상도 (3060${\times}$2036) 디지털 칼라 CCD 카메라에 기록되었다. 이러한 디지털 칼라 CCD 카메라론 이용한 two-color PIV 시스템은 사진 필름 현상 시간과 이에 따른 디지털화하는 시간 그리고 방향성의 문제론 해결하기 위해 사용되는 일반적인 image shifting 기법과 관련된 어려움을 제거해 준다. 또한 고속 유동장에서는 알맞은 입자 밀도의 주입이 어려워지는데, two-color PIV는 높은 신호 대 잡음비로 인하여 속도 벡터론 얻기 위해서 조사영역에 존재해야 하는 벡터쌍의 수가 줄어들게 된다. 따라서 다른 색의 두레이저 빔의 시간 간격을 조절함으로써 고속 유동장의 속도 분포를 쉽고 정확하게 측정할 수 있게 된다. 마하 2.0 초음속 노즐에서의 속도 분포가 측정되었으며, 속도장으로부터 변형률장을 구하여 과팽창 충격파 구조를 예측해 보았다. Two-color PIV에 의해 얻어진 속도 분포와 충격파의 위치 결과는 schlieren 사진과 비교 분석해 보았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.680-685
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• 2008

The ejector is a simple device which can transport a low-pressure secondary flow by using a high-pressure primary flow. In general, it consists of a primary driving nozzle, a mixing section, and a diffuser. The ejector system entrains the secondary flow through a shear action generated by the primary jet. Until now, a large number of researches have been made to design and evaluate the ejector systems, where it is assumed that the ejector system has an infinite secondary chamber which can supply mass infinitely. However, in almost all of the practical applications, the ejector system has a finite secondary chamber implying steady flow can be possible only after the flow inside ejector has reached an equilibrium state after the starting process. To the authors' best knowledge, there are no reports on the starting characteristics of the ejector systems and none of the works to date discloses the detailed flow process until the secondary chamber flow reaches an equilibrium state. The objective of the present study is to investigate the starting process of an ejector-diffuser system. The present study is also planned to identify the operating range of ejector-diffuser systems where the steady flow assumption can be applied without uncertainty. The results obtained show that the one and only condition in which an infinite mass entrainment is possible is the generation of a recirculation zone near the primary nozzle exit. The flow in the secondary chamber attains a state of dynamic equilibrium at this point.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.91-93
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• 2003

A comprehensive numerical study is carried out to investigate for the understanding of the flow evolution and flame development in a supersonic combustor with normal injection of ncumally injecting hydrogen in airsupersonic flows. The formulation treats the complete conservation equations of mass, momentum, energy, and species concentration for a multi-component chemically reacting system. For the numerical simulation of supersonic combustion, multi-species Navier-Stokes equations and detailed chemistry of H2-Air is considered. It also accommodates a finite-rate chemical kinetics mechanism of hydrogen-air combustion GRI-Mech. 2.11[1], which consists of nine species and twenty-five reaction steps. Turbulence closure is achieved by means of a k-two-equation model (2). The governing equations are spatially discretized using a finite-volume approach, and temporally integrated by means of a second-order accurate implicit scheme (3-5).The supersonic combustor consists of a flat channel of 10 cm height and a fuel-injection slit of 0.1 cm width located at 10 cm downstream of the inlet. A cavity of 5 cm height and 20 cm width is installed at 15 cm downstream of the injection slit. A total of 936160 grids are used for the main-combustor flow passage, and 159161 grids for the cavity. The grids are clustered in the flow direction near the fuel injector and cavity, as well as in the vertical direction near the bottom wall. The no-slip and adiabatic conditions are assumed throughout the entire wall boundary. As a specific example, the inflow Mach number is assumed to be 3, and the temperature and pressure are 600 K and 0.1 MPa, respectively. Gaseous hydrogen at a temperature of 151.5 K is injected normal to the wall from a choked injector.A series of calculations were carried out by varying the fuel injection pressure from 0.5 to 1.5MPa. This amounts to changing the fuel mass flow rate or the overall equivalence ratio for different operating regimes. Figure 1 shows the instantaneous temperature fields in the supersonic combustor at four different conditions. The dark blue region represents the hot burned gases. At the fuel injection pressure of 0.5 MPa, the flame is stably anchored, but the flow field exhibits a high-amplitude oscillation. At the fuel injection pressure of 1.0 MPa, the Mach reflection occurs ahead of the injector. The interaction between the incoming air and the injection flow becomes much more complex, and the fuel/air mixing is strongly enhanced. The Mach reflection oscillates and results in a strong fluctuation in the combustor wall pressure. At the fuel injection pressure of 1.5MPa, the flow inside the combustor becomes nearly choked and the Mach reflection is displaced forward. The leading shock wave moves slowly toward the inlet, and eventually causes the combustor-upstart due to the thermal choking. The cavity appears to play a secondary role in driving the flow unsteadiness, in spite of its influence on the fuel/air mixing and flame evolution. Further investigation is necessary on this issue. The present study features detailed resolution of the flow and flame dynamics in the combustor, which was not typically available in most of the previous works. In particular, the oscillatory flow characteristics are captured at a scale sufficient to identify the underlying physical mechanisms. Much of the flow unsteadiness is not related to the cavity, but rather to the intrinsic unsteadiness in the flowfield, as also shown experimentally by Ben-Yakar et al. [6], The interactions between the unsteady flow and flame evolution may cause a large excursion of flow oscillation. The work appears to be the first of its kind in the numerical study of combustion oscillations in a supersonic combustor, although a similar phenomenon was previously reported experimentally. A more comprehensive discussion will be given in the final paper presented at the colloquium.