• 한국추진공학회지
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• 제3권4호
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• pp.83-92
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• 1999

본 논문에서는 고체 로켓 노즐 내부의 2상유동 및 노즐 표면 마모 특성에 관하여 수치적으로 연구하였다. 로켓 노즐 내부의 연소 가스에 포함된 여러 가지 크기의 산화알루미늄 입자에 대해서 Stoke 수를 정의하고, 입자의 궤적을 라그랑지안 방법을 통하여 추적 및 분석하였다. 아울러 Weber 수를 정의하여 산화알루미늄 입자의 안정성을 고찰하였다. 큰 입자들은 유동의 급가속에 의하여 노즐목을 통과한 후 분리되었다. 이와 같이 분리된 입자들은 노즐 출구에서의 입자분포를 크게 변화시켰다. 위와 같은 계산 결과로부터 노즐벽의 수축부분은 산화 알루미늄 입자의 영향을 받을 수 있는 가능성이 있음을 확인하였다. 그리고 입자가 노즐벽면과 충돌시에 발생하게되는 노즐 표면의 기계적 마모 현상을 예측하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2007년도 추계학술발표논문집
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• pp.312-314
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• 2007

본 논문에서는 비데용 물 분사 노즐의 내부유동을 가시화하기 위해서 여러 가지 설계변수에 관한 연구가 수행되었다. 특히 물 분사에 만 의존했던 과거의 세정시스템과는 달리 물과 공기를 혼합해서 물도 절약하고 세정의 효과도 높이고자 하는 기술을 개발하고자 했다. 상용코드인 CFD-ACE+를 이용하여 내부유동 특성을 관찰했고 여러 가지 인체 공학적인 설계가 되도록 다양한 각도에서 검토되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.18-21
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• 2011

본 연구에서는 노즐목 가변 추력기의 핀틀 구동에 따른 압력제어에 대한 기초 연구를 진행하였다. 실험을 위해 핀틀 추력기 및 핀틀 형상을 설계, 제작하였다. Fluent 유동해석을 통해 핀틀에 걸리는 하중을 분석하였고 이를 통해 구동기 모델을 선정하였다. 공압 시험 결과 핀틀이 전진함에 따라 추력기 내부 유동에 영향을 주어 압력에서 큰 오실레이션 현상이 발생하였다. 또한 핀틀의 위치가 노즐 수축부의 특정 위치에 전진하면서 추력기 성능에 영향을 끼치고 있음을 발견하였으며 공압시험을 통해 압력 제어의 가능성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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• pp.32-32
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• 1998

고체 추진제 로켓의 연소시에 발생되는 산화 알루미늄(A1$_2$O$_3$) 입자는 로켓 추진 노즐에서 팽창과정의 효율을 저하시키는 요소가 되며, 이러한 비효율성은 연소 가스와 입자간의 비평형 상태 효과와 기본적인 속도와 열적 차이에 의해서 발생된다고 보고되었다. 또한 연소시 발생된 산화 알루미늄 입자는 높은 열과 큰 운동량을 가지고 로켓 노즐 내부를 유동하게 되며, 매우 많은 량이 짧은 시간에 고온 고속으로 노즐 벽면이나 기타 구조물에 충돌 및 점착하기 때문에 로켓 노즐내의 표면이 손상을 입게 되고, 로켓의 방향 제어 및 조정 안정성이 저하되며, 구조적인 강도가 약화 될 수 있다. 또한 산화 알루미늄 액적들의 경우 노즐 벽면에 고착되게 되면 로켓의 중량 증가로 인해서 추력의 손실을 초래할 수 있다. 따라서 이러한 연소 부산물들의 운동 경로와 충돌 위치 및 표면에서의 충돌량과 그리고 충돌에 따른 마모량 및 점착 그리고 열전달 특성을 예측하는 것이 필수적이다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2008년도 춘계학술발표논문집
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• pp.299-301
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• 2008

본 논문은 세정용 노즐의 기하학적인 형상을 변화시킴으로써 물과 공기를 이용한 비데용 분사노즐의 세정효과를 극대화하기 위한 연구이다. 세정효과와 절수를 목적으로 과거 물만을 공급되었던 비데노즐에 공기를 물을 혼합한 혼합류를 주입하면서 형성되는 노즐 내부 유동현상을 상용코드인 CFD-ACE+을 이용하여 가시화하고자 했다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권11호
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• pp.1361-1369
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• 2013

본 연구에서는 다공홀 인젝터 내부 유동에 대한 CFD 시뮬레이션 해석(ANSYS 13.0 CFX)을 직접 수행하였다. 이러한 결과를 바탕으로 인젝터 노즐 설계변수가 캐비테이션에 미치는 영향을 파악하기 위해 실험계획법이 적용되었다. 각 설계변수의 설계민감도 및 신호 대 잡음비 분석을 위해 캐비테이션 유동에 영향을 미친다고 판단되는 설계변수는 노즐 홀 직경, 노즐 홀 길이, 노즐 홀 각도 및 노즐 홀의 K-factor로 지정하였다. 또한 16 개 실험점으로 각 변수의 영향을 분석하였다. 본 연구에서 노즐 내부유동을 파악하기 위하여 수치해석 프로그램과 신호 대 잡음비 분석이 본 논문에 적용되었고 그 결과, K-factor의 변화가 노즐 홀 길이와 노즐 홀 각도의 변화보다 인젝터 내부 캐비테이션 생성에 미치는 영향이 더 크다는 것을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권3호
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• pp.31-39
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• 2011

핀/슬롯 그레인 및 내삽노즐을 가진 고체로켓모터 내부와 동일한 기하학적 형상을 가진 표면분사 시험모델을 사용하여 연소유동장을 모사하고, 스모크 와이어를 이용하여 유동장을 가시화하였다. 그레인 전방부 투영창을 통해 촬영하는 기법 등에 이용하여 획득된 내삽노즐 선단 인접부의 반경방향 평면상에서의 유동가시화 이미지 분석을 통해, 슬롯출구 반경방향유동, 핀베이스 축방향유동 및 상류그레인포트 축방향유동의 상호 전단작용에 의한 반경방향 운동량 전달이 노즐 인접부에서의 선회류 유동 및 와류튜브 구조를 발생시키는 것으로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.95-105
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• 2014

CUPID 코드는 기기 스케일(Component scale)의 2상 유동(Two-phase flow) 해석 코드로서 다양한 2상 유동 조건의 실험 자료를 이용하여 검증되어 왔다. 특히, CUPID 코드의 CANDU형 원자로 감속재 탱크 내부 유동 해석능력을 평가하기 위해 1/4 규모 축소 실험장치의 실험결과를 이용하여 검증한 바가 있다. 본 연구에서는 이전 연구를 바탕으로 CUPID 코드를 사용하여 실제 원자로 감속재탱크 내부의 열수력 거동을 해석하였다. 감속재 탱크의 내부 구조는 아주 복잡하기 때문에 다공질 매질 방법을 적용하였으며 탱크 입구노즐 또한 기기 스케일 코드의 취지에 부합하게 아주 단순화하여 모델하였다. 해석결과의 정확성을 결정하는 가장 중요한 요소는 입구노즐의 모델 방법에 있는 것으로 나타났다. 입구노즐을 단순하게 모델하여 입구유량을 경계조건으로 부여하고 발전소 정상운전조건으로 계산한 결과, 부력에 의한 열성층화 현상이 발생하였다. 이는 전혀 타당하지 않은 것으로 입구 유동의 모멘텀을 정확하게 모의하지 않아 발생한 것이 나타났다. 이를 개선하고자 입구 유량과 운동량을 동시에 보존시킬 수 있도록 입구 노즐 면적을 축소하고 속도는 증가시켜서 계산한 결과, 사실적인 내부 유동장을 얻을 수 있었다. 결론적으로 계산 비용효과가 뛰어난 다공질 매질 방법에 입각하여 CUPID 코드를 실규모 감속재 탱크 열유동 해석에 적용할 수 있음을 보였고, 입구노즐의 적절한 모델이 가장 중요한 요소임을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.349-352
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• 2008

수축-확대 초음속 노즐 내부에 분출된 이차제트에 의한 추력편향 제어에 관한 실험적, 수치적 연구가 진행되었다. 특정위치(노즐 목으로부터 12mm 떨어진 곳)에서 분출되는 이차제트 유동전압이 변화할 때 나타나는 제트유동의 추력편향 특성이 관찰되었다. 수치해석 결과는 동일한 경계조건에서 수행된 과거 연구결과 및 본 연구에서 수행된 쉴러린 유동가시화 결과와 비교되었으며, 정성적으로 좋은 일치를 나타냈다. 추력편향의 특성은 노즐 내부의 경사충격파의 반사구조, 즉, 이차제트 압력비 SPR의 크기에 관계되어 있음이 관찰되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.650-655
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• 2016

본 논문에서는 요소수를 적용하는 SCR 인젝터의 내부유동에 대한 전산 유동해석을 수행하였다. 유동해석에 적용된 인젝터는 경사진 노즐과 스월디스크를 갖는 스월타입의 단홀 인젝터이다. 인젝터 니들의 최대 리프트 및 열림 속도를 인젝터의 설계 변수로 선정하였다. 비정상 상태로 작동하는 노즐 내부의 유동 특성을 해석하기 위하여, 움직이는 물체에 적용이 가능한 Moving Grid 기법을 적용하여 정밀한 인젝터 니들의 움직임을 모사하였다. 유동해석 결과, 인젝터 니들의 속도가 증가할수록 출구를 통한 요소수 유량은 감소하는 것으로 나타났다. 이는 인젝터 니들의 속도가 빨라질수록, 인젝터 니들 하부의 빈 공간을 채우려는 유량이 증가하고, 이러한 요소수 유량의 증가가 노즐 출구로 방출되는 유량의 감소를 유발하게 된다. 요소수 유동이 인젝터 노즐에서 출구 쪽으로 진행할수록, 스월 유동은 감소하였다. 이는 유동과 노즐 벽면과의 마찰에 기인한 것으로 사료된다. 또한, 최대 리프트 유지기간에서, 니들 리프트가 높을수록 스월 계수와 평균 스월 계수가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구의 결과는 관련된 Urea-SCR 인젝터의 기본 설계 자료로 활용될 수 있을 것이다.