• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.83-87
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• 2009

램제트 엔진은 다른 공기흡입식 엔진에 비해 상대적으로 매우 긴 유로를 지니고 있음으로 인해 저주파 연소불안정에 취약한 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 램제트 엔진에서 발생하는 연소 현상과 동일한 메카니즘을 모사할 수 있는 연료분사장치 및 V-gutter 형태의 화염안정화장치를 장착한 소형 연소기를 설계/제작하여, 램제트 연소기에서 발생할 수 있는 연소불안정 현상을 시현하였다. 이 연소기에서 발생한 연소불안정은 연소시스템의 음향학적인 공진 주파수와 유사하게 나타남을 확인하였으며, 이를 통해 thermo-acoustic coupling에 의한 전형적인 연소 불안정이 발생하였음을 확인할 수 있었다.

• 한국연소학회지
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• 제19권1호
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• pp.29-38
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• 2014

This paper described an experimental investigations of combustion instability mode in a lean premixed dual swirl combustor for micro-gasturbine system. When such the instability occurs, a strong coupling between pressure oscillations and unsteady heat release excites a self-sustained acoustic wave which results in a loud, annoyed sound and may also lead a structural damage to the combustion chamber. The detailed period of flame behavior and heat release in combustion instability mode have been examined with high speed OH and CH-PLIF system and $CH^*$ chemiluminescence measurement, flame tomography with operated at 10 kHz and 6 kHz each. Experiment results suggest that unstable flame behavior has a specific frequency with 200 Hz and this frequency is accords with about 1/2 sub-harmonic of combustor resonance frequency, not fundamental frequency. This is very interesting phenomenon that have not reported yet from other previous works. Therefore, when a thermo-acoustic instability with Rayleigh criterion occurs, the fact that the period of heat release and flame behavior are different each other was proposed for the first time through this work.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권5호
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• pp.445-455
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• 2010

본 연구에서는 실제 로켓엔진 및 가스터빈용 연소기 내부의 열음향 불안정을 효과적으로 예측하기 위하여, 헬름홀츠 방정식과 시간지연모델을 이용한 3차원 유한요소법 해석코드를 개발하였다. 연소응답항에 의해 수치적으로 야기되는 비선형성은 반복법으로 선형화 하였으며, Arnoldi 방법을 사용하여 대용량 고유치 문제를 해석하였다. 해석결과인 복소각주파수와 음향 압력장을 통해 각 음향모드의 공진주파수, 진폭의 증폭/감쇠 여부 그리고 모드 형태를 예측할 수 있다. 이론해가 존재하는 두 가지 문제를 통해 출구 임피던스와 예혼합 화염이 종 방향 음향장에 미치는 영향에 대한 예측 정확도를 평가하였으며, 배플 유무에 따른 횡 방향 음향 모드의 주파수 변이를 상온 음향시험 결과와 비교/검증하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권6호
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• pp.1-7
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• 2011

Sound waves and acoustic energy generated by two identical TA (ThermoAcoustic) lasers were analyzed and studied. One end of the ceramic stack was heated by a thin NiCr wire wound around that end. The other end of the stack was cooled by natural convection of atmospheric air. The wavelength of the sound waves generated by a single TA laser was four times the tube length and the amplitude of the waves increased with the heating rate. SPL (SoundPressure Level) meters and microphones were employed to measure and study the sound waves at different distances from the glass tube opening and at the focusing point of the TA laser pair for different laser position arrangements. The sound waves of the two TA lasers at the focusing point were found to be almost 180 degrees out of phase when the openings of the two lasers were very close to each other and the angle between the laser axes was small. When the two TA lasers were placed far apart, the sound wave amplitudes and the phase difference between the two laser outputs varied periodically with time. The frequencies of the sound waves changed when the openings of the two TA lasers were in close vicinity and the angle between the laser axes exceeded a certain value. In this case, the glass tube opening was no longer a pressure anti-node and the wavelength of the fundamental mode was not equal to four times the tube length.

• 한국음향학회지
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• 제40권1호
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• pp.31-37
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• 2021

본 논문은 덕트 내 소음을 저감하기 위해 저주파 대역에서 작동하는 음향메타물질 소음기를 개발하는데 목적이 있다. 지그재그 도파관 구조물과 헬름홀츠 형상을 조합하여, 음파의 공간상 진행 속도를 줄이는 고 굴절 메타물질 기반 음향 소음기를 설계하였다. 파장보다 매우 작은 도파관에서 점성 및 열 감쇠 효과를 계산하기 위해 점성 및 열 매쉬를 도입하여 Finite Element Method(FEM) 해석을 진행하였다. 4-Microphone Method를 이용하여 해석 결과로부터 반사율, 투과율과 흡음률을 구했으며, 지그재그 구조 소음기의 구조물 간격을 변화시켜 차단 주파수와 투과손실을 조절할 수 있음을 확인하였다. 또한, 메타물질들을 직렬 및 병렬 배열하여 광대역으로 소음을 차단하는 메타물질 소음기를 제시하였다.

• Composites Research
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• 제17권1호
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• pp.47-54
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• 2004

고온진공가압 기술 및 포일-섬유-포일 방식을 이용하여 티타늄 금속기 복합재료를 개발하였으며, 완성된 복합재료의 미시-기계적 특성평가를 위해 다양한 실험을 수행하였다. 또한 열-음향방출 실험을 통해 강화공정 진행정도와 더불어 공정 중 발생한 복합재료의 결함을 검출하고, 변형기구를 바탕으로 한 파손과정을 분석하였다. 결과에서 보듯이 강화공정 중 발생하는 섬유 손상뿐만 아니라 냉각 과정에서의 섬유와 모재간의 열팽창 차이에 따른 미시손상이 복합재료의 기계적 성능에 영향을 미침을 확인하였다. 금속기 복합재료의 개발과 이를 이용한 산업으로의 적용은 완성된 복합재료의 미시-기계적 특성에 대만 정량-정성적인 분석과 함께 적합한 평가를 요구하며 따라서 공정 개발에 반드시 수반되어야 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.78-90
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• 2011

본 논문에서는 가스터빈 엔진, 로켓 등과 같은 연소시스템에서 발생하는 열음향학적 불안정을 능동적으로 제어하는데 필수적인 동역학적 모델링에 대한 연구 동향을 소개한다. 이를 위하여 1990년대 이후에 진행되었던 관련 연구를 저차의 시스템 모델링 기법을 중심으로 조사하였다. 특히 물리적 원리로부터 모델의 구조를 결정하고 시스템의 입출력 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 추정하는 그레이박스 접근방법과 물리적 원리의 적용 없이 시스템 특성을 추정하는 블랙박스 기법을 소개한다. 마지막으로 동 분야에 대한 향후 연구 가능성에 대하여 토의한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권6호
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• pp.829-843
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• 2022

This manuscript work presents a comprehensive continuum model capable to investigate the effect of porosity on vibro-acoustic behaviour of functionally graded (FG) beams resting on an elastic foundation subjected to thermal and mechanical loadings. Effects of uniform temperature rise and edge compressive load on the sound radiation characteristics are studied in a comparative manner. The numerical analysis is carried out by combining finite element method with Rayleigh's integral. Detailed parametric studies are accomplished, and influences of power law index, porosity volume, porosity distribution and boundary conditions on the vibro-acoustic response characteristics are analyzed. It is found that the vibro-acoustic response under mechanical edge compression is entirely different compared to from that under the thermal load. Furthermore, nature of grading of porosity affects the sound radiation behaviour for both the loads. The proposed model can be used to obtain the suppression performance of vibration and noise FG porous beams under thermal and mechanical loads.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제14권3호
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• pp.298-305
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• 2000

The functionally graded material (FGM) is the new concept for a heat resisting material. FGM consists of ceramics on one side and metal on the other. A composition and microstructure of an intermediate layer change continuously from ceramics to metal at the micron level. This study is carried out to analyze the thermal shock characteristics of functionally graded PSZ/ metal composites. Heat-resistant property was evaluated by gas burner heating test using $C_2H_2/O_2$ combustion flame. The ceramic surface was heated with burner flame and the bottom surface cooled with water flow. Also, the composition profile and the thickness of the graded layer were varied to study the thermo mechanical response. Furthermore, this study carried out the thermal stress analysis to investigate the thermal characteristics by the finite element method. Acoustic emission (AE) monitoring was performed to detect the microfracture process in a thermal shock test.

• 한국음향학회지
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• 제18권4호
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• pp.3-10
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• 1999

'음향열 기울기 온도 측정장치'[1]를 길이 68cm인 직관 내에서 위치를 변화시키면서 음파의 열수송 온도차를 조사하였다. 확성기 구동 전력을 50W로 고정하고 주파수를 150Hz에서 300Hz까지 10Hz 간격으로 변화시키면서 실험하여 이론값과 비교하였다. 수치 시뮬레이션을 통해 Q-값에 따른 열음향 냉동 온도차의 주파수-위치 분포를 살펴보았다. 이 분포를 이용하여 최적 구동 주파수와 열음향 교환기의 최적 위치를 결정할 수 있다.