• 한국기계가공학회지
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• 제14권3호
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• pp.141-148
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• 2015

The cryogenic cooling system should maintain the HTS power cable below 77 K. As the length of HTS power cables has increased, there have been many efforts to develop large capacity cryocoolers. Brayton, Joule-Thomson, and Claude refrigerators were considered for the large capacity cryocooler. Among the various cryocoolers, the Brayton refrigerator is the most competitive in terms of the HTS power cable. At present, it is thought that a 10-kW class refrigerator will be able to be used as a unit cooling system for the commercialization of HTS power cables in the near future. The Brayton refrigerator is composed of recuperative heat exchangers, a compressor, and a cryogenic turbo expander. Among the various components, the cryogenic turbo expander is the part that decreases the temperature, and it is the most significant component that is closely related with overall system efficiency. It rotates at high speed using high-pressure helium or neon gas at cryogenic temperatures. This paper describes the design of a 300-W class Brayton refrigeration cycle and the cryogenic turbo expander as a downscale model for the practical 10-kW class cycle. Flow and structural analyses are performed on the rotating impeller and nozzle to verify the efficiency and the design performance.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권2호
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• pp.93-102
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• 2016

본 연구에서는 고고도의 저압 환경을 모사하기 위한 CBD(Center Body Diffuser)의 시동특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. Center Body Diffuser의 형상을 다양하게 구성할 수 있도록 실험 장치를 설계/제작하여, 상온 유동 실험을 통해 CBD 형상에 따른 저압환경 구현 성능과 시동 특성을 관찰하였다. 실험 결과 센터바디의 수축각이 약 15도 일 때 시동압력이 가장 낮은 것을 확인하였다. 또한 디퓨저 입구부 길이($L_d/D_d$)가 감소할수록, 확산부 길이($L_s$)가 증가할수록 시동특성이 크게 향상되었다. 또한 디퓨저 입구부 길이($L_d/D_d$) 변화만을 통해 진공 챔버 압력을 조절할 수 있는 CBD만의 설비적 장점을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.139-148
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• 2013

본 연구에서는 1kW 급 SOFC 시스템의 AOGR(anode off-gas recirculation)을 위한 이젝터를 설계하고 이젝터 적용시의 시스템 효율을 매개변수 연구를 통해 알아보았다. 화공해석 프로그램를 이용하여 이젝터의 작동 조건을 계산하였고, 전역 최적값을 보장하면서도 CFD 계산에 따른 부하를 최소화하기 위하여 유전 알고리듬과 크리깅 모델을 이용하여 최적화를 진행하였다. 최적화를 통해 음속 이젝터에서 가장 큰 영향을 미치는 설계 변수가 이젝터의 목직경과 1 차 노즐의 위치임을 식별하였다. 유동변수에 대한 매개변수 연구를 통해 설계된 이젝터는 1kW 급 SOFC 의 다양한 작동 조건에서 충분한 유연성을 가지며, SOFC 에 적용시 증기의 56% 와 연료의 8.4% 절감이 가능함을 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.354-358
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• 2007

초소형 터보제트엔진에 적용되는 슬링거 인젝터 시스템의 분무특성을 파악하기 위한 연구를 수행 하였다. 이 연료 분사시스템은 엔진의 회전축으로부터 발생된 원심력에 의하여 연료가 연소기 내부로 공급되고, 액체연료의 미립화를 초래한다. 시험장치는 고속으로 회전하는 Spindle, 슬링거 인젝터, 가압식 물탱크, 아크릴 케이스로 구성하였다. 분무입자의 크기 및 속도를 측정하기 위해 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) 시스템을 사용하였고, Nd-Yag Laser를 광원으로 사용하여 분무를 가시화 하였다. 시험결과 SMD(Sauter Mean Diameter)는 회전수, 유량, Injection Orifice 수에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 이러한 실험적 연구로부터 이 시스템의 분무특성을 이해할 수 있었고, 초소형 터보제트엔진에 적합한 슬링거 인젝터의 형성을 도출할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권3호
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• pp.61-68
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• 2010

본 연구에서는 가스터빈 연소기의 고공환경 모사 점화 성능 시험을 목적으로 소형 고공환경 모사 시험 설비를 구축하였고 이에 대한 성능 실험을 수행하였다. 고공환경 조건인 저압 환경 구현을 위해서는 초음속 디퓨저를 사용하였고, 저온 환경 구현을 위해서는 드라이아이스를 냉각제로 사용한 열교환기를 사용하였다. 저압 환경 구현 성능 실험 결과 연소기로 20g/s의 공기 공급 상태에서도 연소기 내부에 고도 약 6,100m에 해당하는 저압 환경 구현이 가능한 것을 확인하였다. 또한 저온 환경 구현 성능 실험 결과 연소실 내부에 고도 6,100m 이상의 저온 환경 구현이 가능한 것을 알 수 있었으며, 상온공기와 냉각공기의 혼합율 조절로 다양한 고도의 저온 환경 구현이 가능한 것을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제10권4호
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• pp.177-187
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• 2004

드라이아이스 스노우 젯(dry ice snow jet)을 액체 이산화탄소의 고압팽창에 의해 만들고 운반기체에 의해 더욱 가속시킬 수 있었다. 코팅의 제거기구는 표면 오염입자의 그것과 크게 다르지 않았다. 코팅의 제거를 Hutchings 식으로 정량적으로 표현할 수 있었다. 이들 식에 의한 plot에서 얻은 두개의 매개변수로 코팅의 제거 속도와 단위 이산화탄소의 질량에 의해 제거된 비 코팅면적을 예측할 수 있었으며 아울러 실험데이터의 신뢰도와 실험 에러의 보정도 가능하게 되었다. 노즐 기판 거리와 노즐길이를 바꾸었을 때 얻어진 이들 plot이 한점에서 만날 수 있음을 알 수 있었으며 이점이 jet plume을 모음에서 얻어진 scar 반경의 증대효과와 jet를 확산시킴에서 얻어진 scar 반경 증대효과가 균형을 맞추는 데서 얻어진 것으로 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.300-307
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• 2017

This study is to investigate particle size and velocity profile of gasoline port injector using Phase Doppler Particle Analyzer (PDPA). In this experiment, a GV 250 Delphi port injector used for motorcycles was used for liquid injection. The injector consists of four holes and has a static flow rate of 2.13 g/s. The fuel used in the injection was N-heptane, which is similar to gasoline, as an alternative fuel. The test fuel was injected at an atmospheric temperature of $20^{\circ}C$ and an open atmosphere of 1 atm. The injection time was 10 ms and the injection pressure was 3.5 bar in PDPA experiment. The experimental target position was fiexd at 30, 50 and 75 mm from the nozzle tip and data were collected for a total of 10,000 samples. The experimental results show that the length diameter (D10), the Sauter mean diameter ($D_{32}$), and the mean droplet velocity (MDV) are $45-54{\mu}m$, $99-115{\mu}m$ and 15-21 m/s, respectively.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권6호
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• pp.734-743
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• 1999

The local Nusselt numbers have been measured for a round turbulent jet impinging on the concave surface with and without rib. Liquid crystal/transient method was used to determine the Nusselt number distributions along the surface. The temperature on the surface was measured using liquid crystal and a digital color image processing system. The experiments were made for the jet Reynolds number (Re) 23,000, the dimensionless nozzle-to-surface distance (L/d) from 4 to 10, the dimensionless surface curvature (d/D) 0.056, and the rib type (height ($d_1$) 0.2 cm, pitch (p) from 1.2 to 3.2 cm). It was founded that only when $L/d{\geq}6$, the average Nusselt numbers on the concave surface with rib are higher than those without rib, mainly due to an increase in the turbulent intensity caused by the effect of rib attached to the wall surface. It was realized that the rib attached to the concave surface may no longer enhance the heat transfer rate or even lowers it depending on the rib type and flow conditions. In addition, the results by the steady-state method using the gold-film Intrex were in good agreement with those by the transient shroud method.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.789-794
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• 2000

The Paper studies the flow and heat transfer characteristics to a jet impinging at different oblique angles, to a plane surface by numerical methods. The flowfield and heat transfer rate associated with the oblique Impingement of an axisymmetric jet are of interest as a result of its presence in numerous technological Problems. For the computation of heat transfer rate, the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ and ${\kappa}-{\varepsilon}-\bar {{\upsilon}'^ 2}$ turbulent model were adapted. The accuracy of the numerical calculations was compared with various experimental data reported in the literature. ${\kappa}-{\varepsilon}-\bar {{\upsilon}'^ 2}$ model showed better agreement with experimental data than standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ model in prediction of the turbulent intensity and the heat transfer rate. In the case of computation of flowfield, the study carries on the ${\alpha}=45$ deg, h/D=4.95. The jet Reynolds number based on the nozzle diameter(D), was 48,000. For the computation of heat transfer rate, the Re=20,000, the jet orifice-to-plate spacings(L/D) are 4, 6 and 10, and the angle between the axis of the jet orifice and the plate surface is set at 30, 45, 60, or 90 deg. For the smaller spacings, the near-peak Nusselt numbers are not significantly effected by the initial decreases in the Jet angle. The overall shape of the local Nusselt number x-axis profile is influenced by both the jet orifice-to-plate spacing and the jet angle.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권3호
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• pp.247-255
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• 2016

본 논문에서는 핀틀 추력기의 비정상상태 특성을 파악하기 위하여 구동기의 속도를 측정하였으며, 정상상태 실험을 통해 비정상상태 실험 시스템을 구성하였다. 비정상상태 실험은 총 3 가지의 구동 속도(3.01 mm/s, 5.65 mm/s, 10.83 mm/s)를 이용하여 진행하였다. 그 결과 핀틀이 후진하는 경우가 전진하는 경우보다 더 빨리 명령 압력 값에 수렴하였으며, 이는 핀틀이 후진하는 경우가 연소실의 압력이 높은 상태로 형성되어 있기 때문이다. 핀틀이 전 후진하는 경우에 추력 곡선에 특이점들이 나타났으며, 이는 연소실 압력과 노즐 목 면적 변화에 기인하여 나타난 질유량 변화로 인한 것이다. 구동 속도가 빠를수록 이러한 현상이 뚜렷하게 나타났다.