• 제목/요약/키워드: 고압스월분무

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고압스월분무 액막유동의 초기 발달과정에 대한 연구 (The Initial Film Flow Development of the High-Pressure Swirl Spray)

  • 문석수;;최재준;배충식
    • 한국분무공학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.212-219
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    • 2006
  • The initial film flow development of the high-pressure swirl spray was investigated at different injector operating conditions to analyze film flow development and to provide the input data for the modeling works. This result can be also useful to verify the previously simulated results. The initial flow conditions such as liquid film thickness, flow angle and flow divergence are obtained by visualizing the inside and near the nozzle flow with a microscopic imaging system. The visualized images are quantified using an image processing tool. From the information of liquid film thickness and flow angle, the initial axial and tangential velocity and the swirl number of the swirl spray are successfully determined at various operating conditions. The experimental results showed that the initial liquid film thickness, flow angle and flow divergence are remained constant when the injection pressure is increased. However, initial film conditions are severely changed when the fuel temperature is increased. The swirl number remained constant when the injection pressure is increased while it showed increased value at high fuel temperature condition.

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토모그래피 기법을 이용한 고압 조건에서의 스월 분사기의 분무 분포 계측 (Measurement of Spray Distribution of Swirl Injector by Tomography Method at High Pressure Condition)

  • 박구정;조성호;정재묵;김태성;윤영빈
    • 한국추진공학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.66-71
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    • 2011
  • 고압의 주위 압력 영역에서 토모그래피 기법을 이용하여 분무의 단면을 계측하였다. 구성된 분무 단면은 간접촬영방법을 이용한 이미지와 함께 비교되어 분무 단면의 크기를 확인하였고 토모그래피에 의해 재구성된 단면의 경계를 설정할 수 있었다. 이를 통해 고압의 주위 압력 영역에서도 토모그래피를 적용하여 분무를 구성할 수 있다는 것을 확인하였다.

고압환경에서 스월 인젝터의 분무 및 분열특성 (Spray Breakup Characteristics of a Swirl Injector in High Pressure Environments)

  • 김동준;윤영빈;임지혁;길태옥;한풍규
    • 한국항공우주학회지
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    • 제34권7호
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    • pp.97-104
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    • 2006
  • 분사조건과 주위기체 압력에 따라 스월 인젝터의 분무각과 분열길이를 측정함으로써, 스월 인젝터의 분무 및 분열특성에 대한 연구를 수행하였다. 분사조건으로 축방향 We 수(Wel)를 1554까지 주위기체 압력을 4.0MPa까지 증가시켰다. Wel과 주위기체 밀도(ρ)가 증가함에 따라 공기역학적 힘이 증가하여 원추형 액막 표면의 교란이 증가하게 되고, 따라서 분열이 빨리 일어난다. 결과에 따르면 주위기체 밀도에 따른 분무각의 변화가 분열이 일어나기 전과 후가 다르게 나타났다. 분열이전에는 분무각이 주위기체 밀도 변화에 관계없이 거의 일정하였으나, 분열이 일어나게 되면 분무각이 감소하게 된다. 또한 측정된 분열길이를 선형불안정이론과 비교해 보았는데, 액막두께의 감쇠를 고려한 수정된 이론이 측정결과와 상당히 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

임계조건에 따른 기체중심 스월 분무의 가시화 시험 (Visualizations of Gas-centered Swirl Sprays in Sub to Super Critical Conditions)

  • 김도헌;이건웅;손민;구자예
    • 한국추진공학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.26-33
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    • 2014
  • 기체중심 스월 인젝터는 대형 액체 로켓 엔진의 주연소기로 광범위하게 사용되고 있다. 케로신과 산소과잉 가스와 같은 기체-액체 추진제들은 임계 압력 이상의 높은 압력 조건에서 혼합, 연소되므로 대기조건에서의 비연소 분무실험은 실제적인 분무 거동을 정확히 재현할 수 없다. 기체중심 스월 인젝터에서 실제 조건과 유사한 분무 패턴을 관측하기 위해서, 고압 챔버와 제어 시스템이 구성되었고 선명한 가시화 결과를 얻기 위하여 실험 과정이 정밀하게 제어되었다.

고압 스월분무 내부의 압력분포 및 유동특성에 대한 연구 (The Static Pressure Distribution and Flow Characteristics Inside the High-Pressure Swirl Spray)

  • 문석수;;최재준;배충식
    • 한국분무공학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.168-175
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    • 2006
  • The static pressure distribution and flow characteristics inside the high-pressure swirl spray were investigated by measuring the static pressure inside the spray and applying the computational fluid dynamics (CFD). The static pressure difference between inner and outer part of spray was measured at different axial locations and operating conditions using a piezo-resislive pressure transducer. To obtain the qualitative value of swirl motion at different operating conditions, the spray impact-pressure at the nozzle exit was measured using a piezo-electric pressure transducer, and the flow angle was measured using a microscopic imaging system. The flow characteristics inside the high pressure swirl spray was simulated by the 1-phase 3-dimensional CFD model. The effect of pressure alternations on spray development was discussed with macroscopic spray images and a mathematical liquid film model. The results showed that the static pressure drop is observed inside the swirl spray as a result of the dragged air motion and the centrifugal force of the air. The recirculation vortex inside the spray was also observed inside the swirl spray as a result of the adverse pressure gradient along the axial locations. The results of analytical liquid film model and macroscopic spray images showed that the static pressure structure is one of the main parameters affecting the swirl spray development.

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직접분사식 가솔린엔진용 고압 스월분무의 액막두께 측정 및 해석 (Measurement and Analysis of Liquid Film Thickness of Pressure-Swirl Spray for Direct-Injection Gasoline-Engines)

  • 문석수;;오희창;배충식
    • 한국분무공학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.211-219
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    • 2007
  • The liquid film thickness inside a pressure-swirl nozzle was measured, and then the measured liquid film thickness was compared with the results from previous empirical equations. The liquid film inside the nozzle was visualized using extended transparent nozzles and a microscopic imaging system, and then the measurement error was evaluated using optical geometry analysis. The high injection pressures up to 7MPa were adopted to simulate the injection conditions of the direct-injection spark-ignition engines. The totally different two injectors with different fuels, nozzle lengths, nozzle diameters and swirlers were utilized to obtain the comprehensive equations. The results showed that the liquid film thickness very slightly decreased at high injection pressures and the empirical equations overestimated the effect of injection pressure. Most of empirical equations did not include the effect of nozzle length and swirler angle, although it caused significant change in liquid film thickness. A new empirical equation was suggested based on the experimental results with the effects of fuel properties, injection pressure, nozzle diameter, nozzle length and swirler angle.

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토모그래피 기법을 이용한 스월 인젝터의 분무 분포 계측 (Measurement of Spray Distribution of Swirl Injector by Tomography method)

  • 박구정;조성호;정재묵;김태성;윤영빈
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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    • pp.39-44
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    • 2011
  • 고압의 주위 압력 영역에서 토모그래피 기법을 이용하여 분무의 단면을 구성하였다. 구성된 분무 단면은 Indirect Photography method를 이용한 이미지와 함께 비교되어 분무 단면의 크기를 확인하였고 토모그래피에 의해 재구성된 단면의 경계를 설정할 수 있었다. 이를 통해 고압의 주위 압력 영역에서도 토모그래피를 적용하여 분무를 구성할 수 있다는 것을 확인하였다.

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고압환경에서 동축 스월 분사기 분무 특성에 대한 수치적 해석 (Numerical Analysis for Characteristics of Coaxial Swirl Injector in High-Pressure Environment)

  • 문윤완;설우석;김동준;윤영빈
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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    • pp.131-134
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    • 2007
  • 본 연구에서는 상압환경에 적용되었던 액막 분열 모델을 고압환경에 적용하였다. 실험에서 주위압이 고압으로 진행할수록 액막의 분열길이는 짧아지는데 개발된 액막 분열 모델은 이러한 경향을 잘 예측하는 것으로 나타났으며 분무 형상도 정성적으로 실험결과와 일치하는 것으로 나타났다.

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레이저를 이용한 분무 가시화 (Spray Visualization Using Laser Diagnostics)

  • 윤영빈
    • 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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    • 한국가시화정보학회 2005년도 한국가시화정보학회 연소/내연기관 부문 학술강연회
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    • pp.87-112
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    • 2005
  • 분무를 정량적으로 측정하는 것은 노즐의 설계와 개발을 위해서 뿐만 아니라 연소 시스템 전반의 효율 및 불안정성의 제거, 공해 저감 등의 요구 조건을 만족하기 위해서 중요하다. 이를 위해 이전에는 분무장 내에 수집관을 삽입하는 기계적 패터네이터(Mechanical Patternator)와 같은 삽입식 측정 방식을 이용하여 왔으나, 최근에는 고속카메라, Malvern particle analyzer, PDPA, 광학 패터네이터(Optical Patternator)와 같은 분무장을 교란시키지 않으면서도 빠른 측정이 가능한 가시화 기술들이 적용되고 있다. 특히 광학 패터네이터는 레이저 평면광을 이용하여 분무를 측정하는 비삽입식 기술로 단시간 내에 분무장 내 액체 연료의 질량 및 액적 크기의 단면 분포를 동시에 얻어낼 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나 분무 액적들의 수밀도가 증가하는 경우에는 이들 액적에 의한 입사광 및 신호 감쇠, 다중산란 등에 의한 오차가 심하게 발생하여, 기존의 PDPA, PLIF 등의 광학 기법으로는 충분히 신뢰할 만한 결과를 얻기가 어렵게 된다. 이러한 분무를 정량적으로 측정하기 위해서는 입사광의 감쇠뿐만 아니라 분무장 내 액적들에 의한 신호의 감쇠 과정에 대한 고려가 필요하다. 주면 액적들의 영향을 최소한으로 줄이기 위해서는 레이저 평면광을 사용하는 광학 패터네이터와 달리 레이저 광선을 분무장에 조사하여 고압에서 나타날 수 있는 다중 산란에 의한 오차를 최소화할 수 있다. 이러한 이미지 처리 기법을 이용하는 광학 선형 패터네이터(Optical Line Patternator)를 이용하여 기존 레이저 계측기법으로 측정이 곤란하였던 고압 환경 하에서의 스월 동축형 인젝터의 분무 특성을 해석할 수가 있다. 2015(년도) 6,388, 2025(년도) 13,367, 2035(년도) 18,756, 2045(년도) 22,595, 시장점유율 증가로 인한 수출액 증가분 누적(억원) : 2015(년도) 3,411, 2025(년도) 8,847, 2035(년도) 14,433, 2045(년도) 18,005 또한 시나리오 비교평가를 실시하여 본 결과, 본 연구에서 정의한 순편익 누적(Cumulative Net Profit) 변수를 적용하면 현재 연구비 추세 대비 $30\%$ 까지 연구비를 증가 시키는 것이 효율적임을 알 수 있었다.성, 생산 용이성, 제품 디자인의 우수한 정도가 a=0.01 수준 하에서 유의적으로 추정되었다. 이들 변수들 중에서 품질경쟁력에 가장 큰 영향을 미치는 측정변수는 제품의 기본 성능, 수명(내구성), 신뢰성, 제품 디자인의 순서로 추정되었다. 이것은 한국 제조업이 아직 산업 디자인이 품질경쟁력에 크게 영향을 미치는 성숙단계에 이르지 못하였음을 의미한다. (2) 제품 디자인에게 영향을 끼치는 유의적인 변수는 연구개발력, 연구개발투자 수준, 혁신활동 수준(5S, TPM, 6Sigma 운동, QC 등)이며, 제품 디자인은 우선 품질경쟁력을 높여 간접적으로 고객만족과 고객 충성을 유발하는 것으로 추정되었다. 상기의 분석결과로부터, 본 연구는 다음과 같은 정책적 함의를 도출하였다. 첫째, 신상품 개발과 혁신을 위한 포괄적인 연구개발 프로젝트를 품질 경쟁력의 주요 결정요인(제품의 기본성능, 신뢰성, 수명(내구성) 및 제품 디자인)과 연계하여 추진해야 할 것이다. 둘째, 기업은 디자인 경영 마인드 제고와 디자인 전문인력 양성을, 대학은 디자인 현장 업무를 통하여 창의력 증진과 기획 및 마케팅 능력 교육을, 정부는 디자

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스월형 가솔린 직분식 인젝터의 분무특성에 대한 수치적 연구 (A Numerical Study on the Spray Characteristics of the Swirl-Type Gasoline Direct Injector)

  • 이충훈;정수진;김우승;이기형;배재일
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제8권6호
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    • pp.9-21
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    • 2000
  • In this study, the characteristics of high-pressure swirl injector have been studied using a commercial CFD code, STAR-CD and experiment to investigate the effect of the length of orifice and swirl port on the spray characteristics. Influences of swirl port angle and initial conditions have also been examined in terms of penetration depth and Sauter`s mean diameter. Computed results of the spray characteristics are compared with experimental results. The results show that the tangential velocity at the nozzle exit decreases, but the axial velocity increases as swirl port angle is increased. Hence, the static flow rate increases, but the initial spray angle decreases with increasing the swirl port angle. It is also shown that the values of the initial SMD used as input data for spray simulation influences the penetration depth and SMD. The spray pattern from the present numerical simulation agrees well with experimental result.

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