• 제목/요약/키워드: liquid flow

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터보펌프 방식을 사용하는 개방형 가스발생기 사이클 로켓엔진의 성능설계 (Performance Design of Turbopump Type Liquid Rocket Engine System with Separate Flow Cycle)

  • 박병훈;양희성;김원호;주대성;윤웅섭
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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    • pp.123-127
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    • 2005
  • 로켓 엔진 시스템의 예비 설계를 위한 성능 설계 프로그램을 작성하였다. 추력실, 비극저온 추진제용 원심 펌프, 축류 단단 충동형 터빈 그리고 개방형 가스발생기 사이클에서 추가 추력을 얻기 위한 배기 파이프 등이 고려되었다. 설계 절차의 단순화를 위해서 펌프 토출 압력은 설계 입력치로 하였다. 이로 인해서 터보펌프유닛과 추력실 사이의 압력 밸런싱 문제는 설계과정에서 배제되었으며 시스템 전체의 유량 밸런싱만이 고려되었다. 본 논문에서는 시스템 흐름도와 부분품별 설계 절차를 제시하였고 계산 결과는 실제의 대상 엔진 사양과 함께 제시되었다.

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추력 170톤급 UDMH-LOX 계열 액체로켓엔진의 인젝터 헤드 설계 (Injector Head Design of 170tonf UDMH-LOX Liquid Rocket Engine)

  • 임석희;고스쩨프
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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    • pp.207-210
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    • 2006
  • 액체로켓엔진을 설계할 때 가장 중요한 부품중의 하나가 인젝터이며, 이를 어떻게 배치하느냐에 따라 엔진의 성능이 크게 달라진다 본 연구에서는 swirl형 인젝터를 적용한 UDMH와 액체산소를 추진제로 사용하는 추력 170톤급 액체로켓 엔진의 인젝터 헤드를 1차 설계할 때, swirl 인젝터의 유량 분포 특성을 수식화한 식으로부터 단위면적당 유량 분포 관계를 계산하였다. 또한 연소실 중앙과 막냉각이 있는 벽면에 이 관계식을 적용함으로써, 연소실 원주방향의 연소특성을 예측하였다.

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열음향 공진 점화에 대한 연구 (Research about Thermoacoustic Resonance Ignition)

  • 서성현;강상훈;배종열;이진영
    • 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.

반용융 재료의 압출공정에 관한 유한요소해석 (Finite Element Analysis of Extrusion Process in Semi-Solid State)

  • 황재호;고대철;민규식;김병민;최재찬
    • 한국소성가공학회:학술대회논문집
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    • 한국소성가공학회 1997년도 고액공존금속의 성형기술 심포지엄
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    • pp.5-15
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    • 1997
  • It is the objective of this study that by conducting the serni-solid extrusion using A12024, the effect of various process variables on the quality of extruded product and extrusion force is understood. The results of experiment are compared with those of finite element simulation in order to verify the effectiveness of the developed FE-simulation code. In order to simulate densification in the deformation of serni-solid material, the semi-solid material is assumed to be composed of solid region as porous skeleton following compressible visco-plastic model and liquid region following Darcy's equation for the liquid flow saturated in the interstitial space. Then the flow and deformation of the semi-solid alloy are analyzed by coupling the deformation of the porous skeleton and the flow of the eutectic liquid. It is assumed that initial solid fraction is homogeneous. Yield and plastic potential function presented by Kuhn and constitutive model developed by Gunasekera are used for solid skeleton.

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자기장하에서 액막 초크랄스키 방법에 의한 단결정 성장에 관한 연구 (A Study on the Liquid Encapsulant Czochralski(LEC) Crystal Growth with Magnetic Fields)

  • 김무근;서정세
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제25권12호
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    • pp.1667-1675
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    • 2001
  • Numerical simulations are carried out for the liquid encapsulant Czochralski(LEC) by imposing a magnetic field. The use of a magnetic field to the crystal growth is to suppress melt convection and to improve the homogeneity of the crystal. In the present numerical investigation, we focus on the range of 0-0.3Tesla strength for the axial and cusped magnetic field and the effect of the magnetic field on the melt-crystal interface, flow field and temperature distribution which are the major factors to determine the quality of the single crystal are of particular interest. For both axial and cusped magnetic field, increase of the magnetic field strength causes a more convex interface to the crystal. In general, the flow is weakened by the application of magnetic field so that the shape of the melt-crystal interface and the transport phenomena are affected by the change of the flow and temperature field.

막냉각이 적용된 액체로켓엔진의 비추력 최적조건 (Optimal Condition of Specific Impulse for a Liquid Rocket Engine with Film Cooling)

  • 조원국;박순영;설우석
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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    • pp.135-140
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    • 2007
  • 막냉각이 적용된 액체로켓엔진의 비추력 최적조건을 분석하였다. 본 연구에서 구한 엔진의 비추력 성능을 문헌에 소개된 가스발생기 사이클 엔진의 개념설계와 비교하여 적절한 정확성을 가지는 것을 확인하였다. 비추력을 극대화할 수 있는 조건으로 최적의 막냉각 유량과 재생냉각 용량의 조합이 제시되었다. 추력이 증가될 경우, 막냉각 유량이 감소하고 연료펌프 차압은 증가한다. 터빈 입구온도 증가에 따라 최적 조건의 막냉각 유량과 연료펌프 차압이 증가한다. 코킹 온도 증가 역시 터빈 입구온도와 정성적으로 동일한 영향을 가진다.

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연료탱크 슬로싱 소음 저감을 위한 배플 및 다공성 물질 설치에 따른 유동해석 연구 (A NUMERICAL STUDY ON FLOWS IN A FUEL TANK WITH BAFFLES AND POROUS MEDIA TO REDUCE SLOSHING NOISE)

  • 이상혁;허남건
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제14권2호
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    • pp.68-76
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    • 2009
  • The sloshing tank causes the instability of the fluid flows and the fluctuation of the impact pressure by the liquid on the tank. These flow characteristics inside the sloshing tank can generate the uncomfortable sloshing noise. In the present study, a numerical analysis for the reduction of a fuel tank sloshing noise was performed. To simulate the flow characteristics in a sloshing tank with partially filled liquid, a VOF method was used for interfacial flows by applying a momentum source term for the sloshing motion in a non-inertial reference frame. This numerical method was verified by comparing its results with the available experimental data. For the reduction of the sloshing noise, the horizontal and vertical baffles and porous media inside a sloshing tank were considered and numerically analyzed in the present study. For various installations of these baffles and porous media, the characteristics of the liquid behavior in the sloshing tank were obtained along with the impact pressure on the wall and the height of the free surface along the wall. These basic results can be used for the design of the actual vehicular fuel tank with the reduced sloshing noise.

모형 램젯 연소기에서 액체제트의 다상유동 해석 (Multiphase Simulation of a Liquid Jet in a Lab-scale Ramjet Combustor)

  • 오정석;이원남;이종근
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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    • pp.386-392
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    • 2010
  • 상용 전산유체해석 프로그램을 사용하여 오리피스형 분사기에서 수직분사 액체 제트의 다상유동을 해석하였다. 본 연구의 목적은 오리피스형 분사기 분무 특성을 이해하고 연소기 내부 위치에 따른 유동조건와 항력계수와의 관계식을 구하는 것이다. 수치해석 결과 모형 램젯 연소기에서 수직분사 유동해석은 난류점성모델인 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델과 다상유동모델인 DPM 모델이 유효함을 확인하였다. 또한 오리피스형 분사기에서 레이저 흡수법을 사용하여 측정한 실험결과(증기농도분포)는 수치해석 결과와 잘 일치하였다.

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분류층 가스화기 벽면의 슬래그거동에 대한 비정상해석 모델 개발 (Development of transient-state simulation model for slag flow on the wall of an entrained coal gasifier)

  • 김무경;예인수;류창국
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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    • pp.197-200
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    • 2015
  • Understanding the slag flow behavior is important in an entrained coal gasifier for its influence of ash discharge and wall heat transfer rate. This study presents a new model to predict the transient behavior of the liquid and solid slag layers. Unlike the previous steady-state model, the solid slag layer was included in solving the governing equations in order to identify the temporal and spatial transformation between the solid-liquid slag, rather than treating the solid region as a boundary condition of the liquid layer. The performance of the new model was evaluated for changes in the slag deposition rate (${\pm}10%$) and gas temperature (${\pm}50K$) in a simple cylindrical gasifier. The results show that the characteristic times to reach a new steady-state ranged between 80 s to 180s for the changes in the two parameters. Because the characteristic times of the gasifier temperature and slag deposition rate by changes in the coal type and/or operating conditions would be almost instantaneous, the time-scale for the slag thickness at the bottom of the gasifier to stabilize was much larger.

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The Review of Studies on Heat Transfer in Impinging Jet

  • Hong, Sung-Kook;Cho, Hyung-Hee
    • International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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    • 제13권4호
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    • pp.196-205
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    • 2005
  • In this paper, recent research trend on heat transfer in impinging jet is reviewed. We focused on submerged jet that air issued into air or liquid issued into liquid. To control and enhance the heat transfer in single jet, researchers have performed a lot of experiments by considering the nozzle geometry, impinging surface and active method such as jet vibration, secondary injection and suction flow. The studies on multiple jet have been mainly focused on finding out the optimum condition and on investigating many different factors concerned with application condition (crossflow, rotation and geometry etc.) and combined techniques (rib turbulator, pin fin, dimple and effusion hole etc.). All most experiments showed the detailed heat transfer data by using liquid crystal method, infrared camera technique and naphthalene sublimation method. Many numerical calculations have been performed to investigate the flow and heat transfer characteristics in laminar jet region. Various turbulence models such as $k-\varepsilon-\bar{\nu^2}$, modified $k-\varepsilon-f_{\mu}$ were applied to the calculation for turbulent jet and the predicted results showed a good agreement with the experimental data. Although a lot of studies on impinging jet have performed consistently up to recently, further studies are still required to understand the flow and heat transfer characteristics more accurately, and to give a guideline for optimum impinging jet design in various applications.