• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.325-329
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• 2017

본 연구에서는 탄화수소 계열 케로신 연료를 적용한 이중모드 램제트 연소기에 대하여 마하수 3.5~6.0 조건에서 연소시험을 수행하였다. 이릍 통해서 격리부, 상부(초음속)연소실 및 하부(아음속)연소실 내부의 온도와 압력분포를 측정하여 연소실 내부의 연소특성을 연구하였다. 마하수 3.5~5.0 까지는 아음속 연소 모드로서 하부 연소실에서 램연소를 확인할 수 있었으며, 마하수 6.0 조건에서는 인젝터에서 분사된 연료가 자연발화하여 상부 연소실에서 초음속 연소가 성공적으로 발생하였음을 확인할 수가 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.2139-2144
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• 2003

In steel-making processes of iron and steel industry, the purity and quality of steel can be dependent on the amount of CO contained in the molten metal. Recently, the supersonic oxygen jet is being applied to the molten metal in the electric furnace and thus reduces the CO amount through the chemical reactions between the oxygen jet and molten metal, leading to a better quality of steel. In this application, the supersonic oxygen jet is limited in the distance over which the supersonic velocity is maintained. In order to get longer supersonic jet propagation into the molten metal, a supersonic coherent jet is suggested as one of the alternatives which are applicable to the electric furnace system. It has a flame around the conventional supersonic jet and thus the entrainment effect of the surrounding gas into the supersonic jet is reduced, leading to a longer propagation of the supersonic jet. The objective of the present study is to investigate the supersonic coherent jet flow. A computational study is carried out to solve the compressible, axisymmetric Navier-Stokes equations. The computational results of the supersonic coherent jet are compared with the conventional supersonic jet.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.330-333
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• 2008

본 논문에서는 그동안 부산대학교 연소추진연구실에서 진행되어 온 스크램제트 엔진 내의 초음속 연료 공기 혼합 및 난류 연소 연구 결과에 대한 소개가 이루질 것이다. 아울러 실용 스크램제트 엔진에서 이용되는 초임계 탄화 수소 연료 연소의 특징과 수치적 모델링 기법에 대하여 소개가 잇을 것이다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.1-7
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• 2018

직결형 초음속 연소기 시험 설비를 사용하여 초음속 연소기에 대한 연소 시험을 수행하였다. 설비는 필요한 유동 조건을 모사할 수 있음을 검증하였다. 시험 조건은 유속 마하 2.0, 온도 $915^{\circ}C$, 압력 496 kPa을 15초 동안 모사할 수 있었다. 연소기 모델은 기체 수소를 연료로 사용하여 연료 당량비 0.12에서 점화 및 화염 유지가 가능함을 검증하였다. 이 유동 조건에서 연소 효율은 71%였으며 초음속 유동이 유지되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.1-14
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• 2004

Experiments were performed in order to examine the stability of hydrocarbon-fueled flames in cavity flameholders in supersonic airflows. Methane and ethylene were burned in two different cavity configurations having aft walls ramped at 22.5 and 90$^{\circ}$. Air stagnation temperatures were 590 K at Mach 2 and 640 K at Mach 3. Lean blowout limits showed dependence on the air mass flowrates. Visual observations, planar laser induced fluorescence (PLIF) of nitric oxide (NO), and Schlieren imaging were used to investigate these phenomena. Large differences were noted between cavity floor and cavity ramp injection schemes. Cavity ramp injection provided better performance in most cases. Ethylene pilots have a wider range of stable operation than methane. Fuel flowrates at ignition showed similar trends as lean blowout limits, but higher flowrates were required.

• 한국추진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.19-26
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• 2011

초음속 연소에서 연료를 분사하는 분사구의 형태에 따른 연소 성능의 변화를 파악하기 위하여 실험과 준일차원 해석(Quasi-One Dimensional Analysis)을 수행하였으며, 결과 값을 본 팀에서 2008년에 수행한 데이터와 비교해 보았다. 시험은 일본 JAXA에서 보유하고 있는 불어내기식 풍동을 사용하였으며, 온도조건을 맞추기 위하여 Vitiated Heater가 사용되었다. 시험을 위하여 2008년 수행하였던 시험모델에서 사용한 연료 분사구의 크기를 줄이고 개수를 증가시켰다. 연료 분사구의 크기 및 개수는 동일한 연료 압력에서 연료의 분사량과 침투깊이가 동일하도록 결정되었다. 실험결과 공동이 없을 시에는 연료 분사구의 크기를 줄이고 개수를 늘렸을 때 연소성능이 큰 폭으로 증가하였지만, 일자형 공동에서 는 그 영향이 미미하였다. 지그재그형 공동에서는 연료 분사구의 크기를 줄이고 개수를 늘렸을 때 오히려 연소성능의 저하가 관찰되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.423-431
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• 2010

초음속 연소에서 연료를 분사하는 분사구의 형상에 따른 연소 성능의 변화를 파악하기 위하여 실험과 준일차 해석(Quasi-One Dimensional Analysis)을 수행하였으며, 결과 값을 본 팀에서 동일 설비 및 조건으로 2008년에 시험을 수행한 데이터와 비교해 보았다. 연료 분사구 형상은 2008년 수행하였던 시험모델과 비교하여 연료 분사구의 크기를 줄이고 개수를 증가시켰으며, 연료 분사구의 크기 및 개수는 동일한 연료 압력에서 연료의 분사량과 침투깊이가 동일하도록 결정되었다. 실험결과 공동이 없을 시에는 연료 분사구의 크기를 줄이고 개수를 늘렸을 때 연소성능이 큰 폭으로 증가하였지만, 일자형 공동에서는 그 영향이 미미하였다. 하지만 지그재그형 공동에서는 연료 분사구의 크기를 줄이고 개수를 늘렸을 때 오히려 연소성능이 저하되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.72-81
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• 2011

이중연소 램제트 엔진의 작동특성 및 주요 설계인자를 파악하기 위하여 공기역학 및 열역학적 이론을 기반으로 한 기본적인 성능해석 모델을 수립하였다. 이중연소 램제트 엔진의 예비 성능해석을 수행하였고, 그 결과는 흡입구, 가스발생기, 초음속 연소기 사이의 상세한 관계를 설명하고 있다. 본 연구에서 제시된 방법은 가스발생기와 초음속 연소기의 기하학적 형상을 정량적으로 결정하고, 엔진 각 구성품의 성능에 대한 영향을 평가하기 위한 도구를 제공한다. 또한 예비 성능해석을 통해 이중연소 램제트 엔진의 기본 형상 설계 결과를 도출하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권4호
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• pp.560-570
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• 2015

We present a simulation of a hybrid Reynolds-averaged Navier Stokes / Large Eddy Simulation (RANS/LES) based on detached eddy simulation (DES) for a Burrows and Kurkov supersonic planar mixing experiment. The preliminary simulation results are checked in order to validate the numerical computing capability of the current code. Mesh refinement studies are performed to identify the minimum grid size required to accurately capture the flow physics. A detailed investigation of the turbulence/chemistry interaction is carried out for a nine species 19-step hydrogen-air reaction mechanism. In contrast to the instantaneous value, the simulated time-averaged result inside the reactive shear layer underpredicts the maximum rise in $H_2O$ concentration and total temperature relative to the experimental data. The reason for the discrepancy is described in detail. Combustion parameters such as OH mass fraction, flame index, scalar dissipation rate, and mixture fraction are analyzed in order to study the flame structure.

• 한국추진공학회지
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• 제12권2호
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• pp.33-39
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• 2008

초음속 연소에서 혼합 효율을 높이면서 전압력 손실을 줄일 수 있는 혼합기에 관한 연구가 수십 년동안 진행되어 왔으며, 본 논문에서는 이를 만족할 수 있는 새로운 개념의 혼합기를 고안하여 그 성능을 수치해석을 통하여 분석하였다. 후면 계단 혼합기를 비교 대상으로 압력과 등밀도선, 유선구조를 분석하였다. 공동이나 탭에서 발생하는 충격파가 후류로 전파되는 것과 달리, 벤트 혼합기의 구멍에서 발생하는 충격파는 벤트 혼합기 끝단에서 형성되는 팽창파에 의해 전파되지 못하며, 후류부의 재순환 영역으로 인해 경계층이 증가하며 이로 인해 후면 계단 방식에 비해 약한 충격파가 형성된다. 따라서 충격파로 인한 전압력 손실을 줄일 수 있으며, 구멍을 통한 공기 유입은 다수의 재순환 영역을 형성하여 혼합 효율을 증대시킨다. 또한 후류부에서 유동 흐름이 전반적으로 안정화되는 것을 볼 수 있다.