• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.10 no.4
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• pp.93-99
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• 2006

The effects of the changes of a film cooling mass flow rate and operating conditions on wall heat flux characteristics of a subscale calorimetric combustion chamber were investigated by experiment and numerical analysis. At the nominal operating condition, with the film cooling mass flow rate being 10.5 percent of a main fuel mass flow rate, maximum heat flux at the nozzle throat was measured to be 30 percent lower than that without the film cooling. For the relatively higher mixture ratio and chamber pressure condition, maximum heat flux at the nozzle throat was increased by 31 percent compared to that of the nominal condition test without film cooling.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.11a
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• pp.78-84
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• 2011

CFD simulation has been conducted on a small scaled 4 nozzle clustered engine operating with air. In the present paper, the effects of grid size, turbulence models, flux difference methods have been compared. The results show that the base flows are somewhat different as the turbulence models, while Roe and AUSM flux differences produced almost the same results. Spalart-Allmaras turbulence model produces more accurate results rather than famous SST k-w model. The calculated Mach number and pressure profile in the engine base reveal the complex base flow structure, which is somewhat different from the generally estimated flow fields.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.13-13
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• 1999

본 논문에서는 해석영역의 형상변화, 즉 로켓노즐 내열재의 삭마로 인해 야기된 경계 면의 이동을 고려하면서 2차원 비정상 비등방성 재료의 열전달 문제를 해석할 수 있는 수치해석에 대해 기술하였다. 수치해석 알고리즘은 유한요소법이며 열해석시 경계면 이동으로 인한 격자계의 절점 좌표점이 계산과정 동안에 이동하는 변형 가능한 유한요소격자(transformable finite-element grid)를 사용하였다. 본 수치해석기법의 타당성 입증을 위해 극심한 열하중이 부여된 조건하에서 엄밀해가 존재하는 비정상 축대칭문제 및 고체로켓 노즐내열재에 대해 열해석을 수행하였으며, 그 결과 수치해는 엄밀해 또는 실험치와 잘 일치함을 보이었다. 여러 가지 복합재로 구성된 내삽노즐 또는 외삽노즐에 대해서도 안정된 수치해를 얻을 수 있었다. 아울러 노즐목삽입재로 탄소-탄소 복합재를 적용한 고체추진기관 내삽노즐을 해석모델로 택하여 열전달 해석을 수행하고 해석결과를 분석하였다. 노즐의 표면산화반응에 대한 열반응상수, 즉 Arrhenius 형태로 표시된 식에서 pre-exponential factor 및 activation energy 변화가 탄소-탄소 복합재 및 탄소-페놀릭 복합재의 삭마량에 미치는 영향에 대해서 고찰하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.38.2-38.2
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• 2009

마이크로노즐은 우주공간에서 인공위성의 자세를 바로잡는 데 필요한 마이크로 로켓에 들어가는 필수적인 부품이다. 마이크로 노즐은 또한 나노입자 적층 시스템(nano-particle deposition system, NPDS)에 들어갈 수 있다. NPDS는 세라믹 또는 금속 나노분말 입자를 노즐을 통해 초음속으로 가속시킨 뒤 상온에서 이를 기판에 적층시키는 새로운 시스템이다. 본 연구의 목표는 NPDS에 쓰이는 노즐을 일반적인 반도체 공정을 이용하여 마이크론 스케일의 목을 갖도록 한 마이크로노즐을 제작하는 데 있다. 보쉬 공정은 이러한 마이크로노즐을 제작하는데 필수적인 공정으로, 유도결합플라즈마를 이용해 실리콘 웨이퍼를 식각시키는 기술을 말한다. 보쉬 공정에 사용되는 플라즈마 기체는 $SF_6$와 $C_4F_8$인데, 이 두 가지 기체를 번갈아가면서 사용하여 실리콘 웨이퍼를 이방성 식각하는 것이 그 특징이다. 보쉬 공정에는 다양한 변수가 존재하며 이를 적절히 통제하면 마이크로노즐에 적합한 프로파일을 실리콘 웨이퍼 내에 형성시킬 수 있다. 본 연구에서는 보쉬 공정을 이용하여 3차원 마이크로 노즐을 제작하였다. 기존에 반응성이온식각(deep reactive ion etching, DRIE) 공정을 통해 마이크로노즐을 제작한 사례가 많이 보고되었지만 이들은 모두 2차원적으로 마이크로노즐을 제작하였다. 2차원적으로 제작한 마이크로노즐은 마이크로 로켓에 주로 사용되었지만, 초음속으로 가속된 분말이 노즐의 형상으로 인한 유체 흐름의 불안정성 때문에 NPDS에서는 오래도록 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 그러므로 본 연구에서는 마이크로노즐을 3차원 형상으로 제작함으로써 이러한 문제점을 해결하고자 하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.33 no.5
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• pp.72-78
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• 2005

We conducted the performance test of micronozzle having nozzle throat diameter of 1.0, 0.5, 0.25 mm in an ambient pressure. We used N2 gas as a cold gas propellant. We varied chamber pressure from 2 to 20 bar and measured the thrust and mass flow rate. Through the test, we concluded that viscous losses were increased with decreasing chamber pressure. We found that micronozzle performance was higher than orifice performance through thrust comparison.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.11a
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• pp.497-500
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• 2011

The experimental study of thermal stress in the solid rocket engine nozzle with two different materials, SCM-440 and STS-630, was evaluated. SCM-440 has lager temperature increasing rate and higher temperature at the nozzle expansion region than STS-630. Thermal barrier efficiency and endurance of Zirconia coating were evaluated after making two more nozzles coated by Zirconica. Both coated materials showed about 70 percent higher thermal barrier efficiency than uncoated nozzles. Therefore, Zirconia coating using plasma spray method was useful in thermal safety at supersonic nozzle.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.37.2-37.2
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• 2009

다이렉트 프린팅 방식에 대한 수요가 높아지면서 마이크로 노즐에 대한 수요도 높아지고 있다. 마이크로 노즐은 Nano particle deposition system (NPDS)에서 가장 중요한 부분으로 금속이나 세라믹 분말을 음속으로 가속시키는 역할을 한다. 또한 마이크로 노즐은 마이크로 스페이스 셔틀과 주사바늘이 없는 약물 주사 시스템 등의 많은 분야에서 사용 가능하다. 이러한 마이크로 노즐은 대부분 기계적 절삭법을 이용하여 알루미늄으로 만들어져왔다. 하지만 알루미늄으로 만들어진 마이크로 노즐은 경도가 낮아 세라믹 나노 입자를 적층하는 것에 적절치 못하며 사용가능한 수명이 짧다는 단점을 가지고 있다. 또한 가장 큰 단점으로 노즐목을 1mm이하로 제작하는 것이 어렵다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 Si wafer를 Deep RIE 방식을 이용하여 3차원적으로 제작하였다. Deep RIE 방식 중 BOSCH process를 이용하였다. 이렇게 만들어진 마이크로 노즐은 다이렉트 프린팅 방식중 하나인 NPDS에 적용하였다. Si wafer로 만들어진 마이크로 노즐이 적용된 NPDS를 이용하여 graphite 분말을 가속하여 적층 실험을 실시하였다 이와 함께 전산 유체 역학(CFD)를 이용하여 마이크로 노즐일 이용한 초음속 가속 가능 여부를 판단하였다. 전산 유체 역학은 유한 요소법을 이용하여 유체의 거동을 시뮬레이션을 통하여 예측하는 것으로 마이크로 노즐 내에서 유체의 흐름을 예상할 수 있다. 실제 실험의 결과와 전산 유체 역학을 이용한 시뮬레이션 결과dml 비교 분석을 실시하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2005.11a
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• pp.40-45
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• 2005

Techniques used for throcket motors are mainly classified as fixed nozzles with mechanical exhaust jet interferences on the expansion region (such as jet tabs and jet vanes) and movable nozzles(such as ball&socket md flexible seal). Using the numerical analysis and the cold-flow test, this paper evaluates the performance of supersonic nozzle for asymmetric entrance shape at tilted position of ball&socket nozzle. Numerical results show that the asymmetric effects in the flow fields are gradually diminished up to the nozzle throat and are not noticeable downstream of the nozzle throat. Although the calculated thrust and the lateral force are less than those of cold-flow test, two results show a flirty good agreement.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.20 no.3
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• pp.87-95
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• 2016

A study on the effect of altitude-compensation and the possibility of throttling is performed by designing an E-D nozzle that is a type of altitude-compensation nozzles. In order to examine the effect of the altitude-compensation, a CFD analysis is conducted by using three kinds (sea level, altitude at 10 km and 16 km) of the atmosphere condition while maintaining the chamber pressure. Results show that the effective nozzle exit area is also gradually increased when the altitude get increased. Understanding the possibility of throttling, a CFD analysis is conducted by moving the location of the pintle. Just as same as a general pintle thruster, the chamber pressure and thrust are increased when the nozzle throat area get decreased.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07b
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• pp.1032-1034
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• 2005

초고압 차단기 내부에는 여러 종류의 절연물들이 존재하며, 절연물들중 노즐은 차단현상에 큰 영향을 미치는 요소 중에 하나로 작용을 하고 있다. 노즐의 형상과 노즐 목의 길이, 노즐의 재질에 따라 전계강도의 차이와 유동의 흐름에 영향을 미치고 있으며 결국 차단기의 차단성능의 변화를 발생시킬수 있다. 따라서 본 논문에서는 서로 다른 형상의 노즐을 가지고 차단기 내부 접점의 이동에 따른 스트로크별 해석 데이타와 시험 데이타를 비교함으로써 절연성능의 변화를 연구하였다.