• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1005-1012
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• 2011

본 연구의 목적은 원형과 타원형 노즐에 발생되는 캐비테이션 유동에 대해 수치 계산을 통해 각각의 특성을 파악하는 것이다. 수치해석을 위해 상용코드인 FLUENT 6.2 을 사용하였고, 실험결과의 캐비테이션 형태와 수치계산에서 얻은 결과를 비교함으로써 계산결과의 타당성을 확인하였다. 주목할만한 결과로는 원형 노즐 내부의 캐이테이션 형상은 노즐 축방향으로 대칭적인 원통형을 가지는 반면, 타원형 노즐의 경우 장축의 캐이테이션 길이가 단축의 캐이테이션 길이보다 긴 말발굽 (horseshoe) 형태가 관찰되었다. 또한, 타원형 노즐의 경우 오리피스의 반경방향 속도는 오리피스의 장, 단축에서 확연히 다른 분포가 관찰되었다.

• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.320-324
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• 2017

아음속 공기유동으로 수직분사하는 액체제트에 대하여 오리피스 형상이 달라질 경우, 분무특성에 어떠한 영향을 미치는지 실험적으로 연구하였다. 서로 다른 오리피스 길이 대 직경비와 타원형 노즐의 종횡비를 갖는 분사기들을 제작하여 수직분사 실험을 진행하였다. 원형노즐과 타원형 노즐에서의 분열길이를 비교하였으며, 타원형 노즐에서의 분열길이는 모든 실험조건에서 원형노즐에 비해 줄어들었다. 캐비테이션과 수력튀김 현상이 분사기 내부에 발달되는 분무차압 조건의 경우, 두 노즐 모두 분열길이가 감소하였다. 액주궤적의 경우, 장축으로부터 분무되는 액체제트가 횡방향 공기유동에 수직으로 부딪혀 나가는 경우가 액주의 궤적이 단축에 비해 더 휘어지며, 침투높이가 낮아진다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권10호
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• pp.933-939
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• 2010

본 연구는 타원형 노즐과 원형 노즐 내부에서 발생되는 cavitation의 발생 및 성장을 실험적으로 관찰하였다. 원형 노즐과 타원형 노즐의 cavitation 특성을 가시화 하기위해 투명한 아크릴로 노즐을 제작하였다. 실험에 사용된 노즐들은 같은 단면적으로 제작되었으며, 타원형 노즐의 경우 형상비(a/b)를 다르게 하였다. 분사압력의 증가에 따라 노즐내부 유동은 no cavitation, cavitation, hydraulic flip 영역으로 나뉘어졌다. 노즐의 형상에 상관없이 no cavitation과 cavitation 영역에서는 분사압력의 증가에 따라 유량은 증가하며, 유출계수는 감소하는 경향을 나타냈다. 그러나 hydraulic flip 영역에서의 유량계수는 일정한 값을 나타냈다. 타원형 노즐은 원형 노즐에 비해 높은 cavitation number에서 cavitation이 성장, 발달하였다. 특히 타원형 노즐에서는 장축의 cavitation length가 단축보다 길게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권3호
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• pp.264-272
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• 2007

The aim of this study is to investigate the effects of nozzle orifice shapes and the nozzle length-to-diameter ratio(L/D) on the nozzle cavitation formation inside the orifice and the external flow pattern. The nozzle used in this work was tested the taper orifice nozzle and the rectangular orifice nozzle which was made from the transparent acrylic acid resin. For studying the effect of the nozzle L/D ratio, it was used to three L/D ratios of 3.33, 10, and 20. The cavitation flow of nozzle was visualized by using the ICCD camera and optical system. This work revealed that the flow rate and discharge coefficient($C_d$) of the taper orifice nozzle was larger than those of the rectangular orifice nozzle at the same injection pressure. The cavitation flow was observed in the nozzle orifice at the low injection pressure and the breakup of liquid jet was promoted as the L/D ratio is decreased. The cavitation of biodiesel fuel was formed at the lower injection pressure than that of diesel fuel because of higher viscosity and density.

• 한국분무공학회지
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• 제13권4호
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• pp.200-205
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• 2008

Spray formation mechanism was controlled by a cavitation inside an injection nozzle. Nozzle geometry affects spray characteristics and formation behavior, which could determine engine performance and pollutant formation. A study was carried out on the influence of aspect ratio on cavitation inside a nozzle. The cavitation model available in Star-CD code was used to obtain cavitation behavior inside nozzle, which was compared with previous experimental results. In this paper, a CFD approach combining multiphase Volume-of-Fluid(VOF) and k-model was applied. The numerical results are similar with the experimental results.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.94-100
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• 2007

The purpose of this work is to investigate the effect of properties of diesel and biodiesel fuels on the nozzle cavitation and the effect of the length/diameter(L/D) ratio on internal and external flow pattern of nozzle at the various injection conditions. In order to study the effect of the L/D ratio on the nozzle cavitation characteristics of diesel and biodiesel, the characteristics of cavitation flow in the nozzle are visualized and analyzed at the injection pressure of 0.1 MPa to 0.7 MPa by using the visualized images. It was founded that the cavitation was formed in the nozzle orifice at the low injection pressure and the breakup of the issuing liquid jet was promoted at the low L/D ratio. When the L/D ratio decrease, cavitation beginning and growth were affect by cavitation number and Reynolds number.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.108-116
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• 2013

Diesel engine injector is used for spraying the fuel into the cylinder chamber. Complex phenomenon like cavitation occurs from small scale domain, highly pressurized condition and rapid injection. Flow inside the nozzle affects the whole engine performance including combustion and exhaust, therefore understanding the flow inside the injector nozzle is very important. In this paper, cylindrical and convergent-divergent nozzles are suggested for nozzle types and their influences on nozzle internal flow and nozzle outlet characteristics will be analyzed by changing their outlet diameters.

• 한국분무공학회지
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• 제9권4호
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• pp.38-45
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• 2004

This study describes the analysis results of unsteady cavitating flows behavior inside nozzle of the prototype piezo-driven injector. This piezo-driven injector has been recognised as one of the next generation diesel injector due to a higher driven efficiency than the conventional solenoid-driven injector. The three dimensional geometry model along the central cross-section regarding of one injection hole has been used to simulate the cavitating flows for injection time by at fully transient simulation with cavitation model. The cavitation model incorporates many of the fundamental physical processes assumed to take place in cavitating flows. The simulations performed were both fully transient and 'pseudo' steady state, even if under steady state boundary conditions. We could analyze the effect the pressure drop to the sudden acceleration of fuel, which is due to the fastest response of needle, on the degree of cavitation existed in piezo-driven injector nozzle

• 대한조선학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.41-49
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• 1999

초고속선의 추진기로 새로이 주목받고 있는 공기유입 물제트 추진기에 대한 타당성을 검토하였다. 본 추진기는 벤틸레이션 상태에서 작동되므로 완전캐비테이션 단면을 사용하여 로터를 설계하였다. 즉 쐐기형(wedge type) 단면과 캐비테이터형(cavitator type) 단면을 갖는 로터 2종류를 설계 제작하여 모형시험을 수행하였다. 로터는 일반적으로 덕트-프로펠러에서 채택하고 있는 Kaplan형 프로펠러 형상을 선택하였다. 캐비테이션 터널 시험부를 개조하여 공기유입 물제트 추진기의 단독특성시험을 수행하였으며, 레이져 유속계를 이용하여 노즐 내부 속도를 엄밀하게 계측하였다. 단독특성 시험은 개조된 캐비테이션 터널의 시험부에서 수행되었으며 완전침수(fully-submerged)상태와 자유분출(free-jet)상태에서 수행되었다. 자유분출상태에서는 후류공기가 유입되어 벤틸레이션 현상이 발생하였으며, 특히 캐비테이터형 단면을 갖는 KP447 로터의 경우 낮은 전진계수에서 작동시킬 경우 완전캐비테이션이 발생하여 성능특성이 크게 변화하였다. 날개 압력면의 뒷날 부근에 높이가 다른 띠를 각각 부착시켜 양력 증가장치로 사용하였으며 이에 의한 추력과 토오크 변화를 계측하였다.