• 한국추진공학회지
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• 제5권4호
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• pp.83-93
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• 2001

본 연구에서는 화염의 안정화를 위하여 사용되는 선회류 발생 장치의 베인에 작은 스케일의 난류를 발생시킬 수 있는 난류 발생기를 장착하여 연료와 흡입공기의 혼합을 촉진시키고, 연소와 온도의 균일도를 향상시키기 의한 실험적 검토를 행하였다. 실험에서는 내부 혼합용 이유체 분사노즐 사용하여 등유를 분사시킨 후 연료와 흡입공기의 혼합과 연소 현상을 관측하였다. 난류발생기는 베인 각도에 따른 베인과 베인 사이의 각 단면의 면적을 계산하여 그 유로단면의 면적에 대한 비율로서 난류발생기의 면적을 결정하여 선회기를 통과하는 유로 단면적의 각각 0%, 3%, 7%, 12%에 해당하는 면적의 난류 발생기를 제작하여 선회기 출구 베인의 끝단에 설치하였다. 실용 연소기의 구조를 어느 정도 단순화한 환형 연소기에서의 농도분포, 화염구조 및 온도분포를 조사하여 효과적인 연소기내의 연소제어에 사용하고자 한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제15권1호
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• pp.50-56
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• 1983

Scram이 일어난 후 과도 기간 동안 LMFBR 출구공간에 있어서의 유동성층의 영향은 특별한 문제로 제기되고 있다. 이러한 경우에 난류 혼합에 미치는 부력 효과는 설계자에게 중요하다. 난류 유동 방정식에 부력 효과를 갖지 않는 기존 난류 모형의 부력효과를 더하기 위한 연구가 행해졌다. 개발된 부력 난류 유동의 물리적 모형은 SMAC 수치 해석 방법을 통하여 풀어졌다. 개발된 수치 해석 모형이 시험되어졌고, 실험자료와도 비교되었다. 결과는 난류에 대한 부력 효과가 출구공간에서 난류를 강하게 억압하며 성층의 안정도를 상당히 증가시켰다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권4호
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• pp.50-56
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• 2012

벤트 혼합기는 혼합기 후류에 존재하는 재순환 영역으로 공기를 유입시켜 연료-공기 혼합을 증대시키는 혼합기이다. Stereoscopic PIV기법을 통해 얻은 3차원 속도, 와류, 난류운동에너지를 토대로 계단형 혼합기를 기본 모델로 하여 벤트 혼합기의 성능을 분석하였다. 벤트 혼합기는 두터운 전단층으로 인해 높은 침투거리를 보였으며, 난류운동에너지는 주로 주유동과 제트유동의 경계면을 따라 분포하였다. 이 난류 영역은 혼합영역 내에서 활발히 물질전달을 일으키며, 혼합 증대를 가져온다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.567-572
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• 1997

범용 전산유체해석(Computational Fluid Dynamics) 코드인 CFX-F3D를 이용하여 봉 다발에서의 난류 유동 수치해석을 수행하였다 3$\times$3 봉으로 구성된 부수로 사이의 난류 횡류(Crossflow) 혼합유동과 평행한 4개의 봉으로 이루어진 벽 수로에서의 난류 유동구조를 수치적으로 분석하여 각각의 실험결과와 비교하였다. 부수로 횡류 혼합유동의 경우 예측된 주 유동방향 평균 속도분포는 실험결과와 잘 일치하였으나 벽면과 인접한 부수로에서의 난류강도 분포는 다소 큰 차이가 나타났다. 백수로의 경우 수로 중심선 근처의 주 유동방향의 속도변화는 크게 예측되었고 벽 전단응력은 유로가 협소해지는 영역에서 낮게 예측되었으나 전반적으로 실험결과와 유사한 유동특성을 나타냈다. 이 연구는 봉 다발에서의 난류 유동구조에 대한 이해를 증진시킴과 더불어 CFX-F3D 코드를 평가함으로써 향후 지지격자와 임계열유속 증진장치가 부착된 복잡한 형상의 핵연료 다발에서의 유동장 수치해석의 기반을 마련하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권11호
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• pp.57-64
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• 2005

화염면의 전파를 모사하는 -방정식에 기초한 DSGS 모델을 이용한 난류 예혼합 연소에 대한 LES 해석을 수행하였다. -방정식에 새롭게 도입된 DSGS 모델을 적용한 LES 지배방정식을 고찰한 후 후향계단을 갖는 복잡한 형상의 연소기 내의 난류 예혼합 연소 유동을 고찰하였다. 본 연구의 LES 해석은 재부착 위치, 평균속도 및 변동량, 그리고 온도와 같은 실험결과를 정확히 예측하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제28권1호
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• pp.56-71
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• 1996

지지격자를 갖는 5$\times$5 핵연료 봉다발부수로내에서 국부 수력특성인자들을 레이저 유속측정장치인 LDV(Laser Doppler Velocimeter)를 이용하여 측정하였다. 이 연구는 지지격자가 봉다발 난류유동구조에 미치는 영향에 관한 연구에 관점을 두었다. 축방향속도, 난류강도, 편이도, 편평도 등의 측정인자들을 측정하였다. 압력강하를 측정하여 지지격자의 손실계수와 봉다발의 마찰계수를 구하였다 실험결과로부터 활발한 난류혼합거리는 지지격자로부터 x/D$_{h}$=10까지이고, 강제 혼합거리는 지지격자로부터 x/D$_{h}$=20까지임이 관찰되었다. 지지격자하류에서의 축방향 난류강도 감쇄거동은 mesh격자나 screen을 통과하는 난류유동과 같은 경향을 보여주었다. 측정된 자료로부터 부수로해석 code에 입력함수로 적용할 수 있는 국부 난류혼합계수상관식을 구하였다. 국부 혼합계수분포 경향을 관찰하여보면 지지격자 근처에서 최대값을 보이고, 하류방향으로 진행하면서 안정된 값을 갖는다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.912-919
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• 1990

본 연구에서는 다중선회연소기의 원리에 기초하여 속도차가 있는 두 공기류의 전단층에 기체연료를 분출하여 연소시키면 연료가 두 공기류 사이에 유입되므로 연료 가 산화제의 접촉면적이 증대되고 또한 난류혼합속도가 큰 영역으로 연료가 유입되므 로 혼합효과가 증대되어 고부하연소에 적절한 방식이 될 것으로 생각하여 동축이중공 기분류중의 난류 확산화염에 대해 그 화염구조를 밝히고 이 화염을 실용연소기에 응용 하기 위한 기초자료를 얻는데 목적이 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권3호
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• pp.130-138
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• 2000

일방향흐름에 의한 해류의 마찰력 계산을 위하여 Prandtl의 혼합길이 이론을 수심 전구간에 적용하고 난류의 세기와 수리조건에 따라 완난류와 전난류로 분류하여 마찰계수를 산정하는 개수로 마찰계수 산정방법을 제시하였다. 파랑과 해류의 합성류에 의한 해저마찰력을 계산하기 위하여 두 유속의 연직분포를 고려한 BYO 모형을 이러한 흐름특성을 반영하여 개선하였다. BYO 모형은 모든 유속의 연직분포가 해저면으로부터의 직선과 접선으로 만나는 점(Bijker point)을 도출하여 파운동 유속과 해류유속의 합성을 이 점에서 시행하여 일주기의 평균갑을 구하는 모형이다. 일방향흐름의 해류나 천해파에 의한 파운동이나 해저면 가까이 경계층흐름은 완난류, 천이난류, 전난류 등 세가지 종류로 대별된다. 그 중 완난류로 대별하여 두 경우에 대한 합성류 마찰력 산정방법을 제시하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권1호
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• pp.82-88
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• 2011

본 연구의 목적은 실용연소기를 대상으로 한 복잡한 난류 연소장에의 Dynamic SGS G-방정식의 유용성을 확인하는 데에 있다. 본 연구에서는 sub-grid 난류확산과 화염 두께에 근거한 새로운 난류화염 전파속도 모델을 제안하였으며, sub-grid 난류강도를 이용한 기존 모델과의 비교, 검증을 수행하였다. 해석결과는 실험결과와의 비교를 통해 속도와 온도분포를 잘 예측하고 있음을 확인하였다.