• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.44 no.4
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• pp.343-351
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• 2016

Cryogenic spray characteristics of a nitrogen swirl injector operating in supercritical environment have been numerically investigated. By comparing the equation of states(EOS) used for supercritical condition, SRK EOS was applied to predict the nitrogen thermodynamic property under supercritical environment. A Chung's method was implemented for the calculation of viscosity and conductivity and Takahashi's correlation based on Fuller's Theorem was implemented for the calculation of diffusion coefficient. By injecting the nitrogen with 5 bar differential pressure into 50 bar chamber filled with nitrogen, numerical simulation has been conducted. The dynamic Smagorinsky sub-grid scale (SGS) model has been compared with the algebraic Smagorinsky SGS model using FFT frequency analysis. The instability at the liquid film and gas core inside injector and the propagation of pressure oscillation into the injector has been investigated. The spreading angle of swirl injector obtained by numerical calculation has been validated with experimental result.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.04a
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• pp.5-5
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• 2000

액체 추진 로켓 엔진의 고주파 연소 불안정 관련 이론은 대체로 연소기 내부의 음향 공명 모드와 분무 연소 과정의 상호 작용을 구동 메커니즘으로 전제하며 Rayleigh Criterion의 재해석에 기초하여 불안정성 평가를 위한 매개변수를 도입하고 연소 불안정성을 예측한다. 여기에는 음향장 분석 이론, 음향 불안정 이론, 연소응답 및 기화반응 이론 등이 포함된다. 본 연구에서는 LOX/RPl 추진제 조합의 액체 추진 로켓 엔진 연소기를 대상으로 다차원 순수 음향장 해석과 연소-음향장 분석을 통해 대상 엔진의 고주파 연소 불안정 특성을 예측하였다. 수동 제어 기기인 음향공 설치에 따른 연소기의 음향장 및 연소-음향장의 특성 변화를 고찰하고 위 결과를 종합하여 음향공의 연소 불안정 억제 성능 및 대상 엔진의 연소 불안정성을 평가하였다. 연소기 형상 및 음향공 설치에 따른 다차원 순수 음향장 해석은 상용코드인 ANSYS를 사용하여 수행하였다. 내부 유체는 압축성, 비점성 유체로 유체의 평균 유동은 무시하며 위치에 관계없이 균일한 물성치를 부여하였다. 정상상태 연소과정을 가정하고 평형 화학을 이용한 분석 결과로부터 연소 기체의 관련 물성치를 결정하였다. 연소기 길이 방향, 반경 방향, 원주 방향 격자점들의 음향 특성을 주파수 영역에 대해 해석하고 3차원 음향 모드 형상을 토대로 음향장을 분석하였다. 연소-음향장 해석은 음향 불안정 이론 중 n- $\tau$ 2 매개변수 기법을 사용하였다. 연료 액적의 분무 연소 과정을 1차원적으로 가정하고 정상상태의 평형 화학 계산 결과를 이용하여 엔진의 연소면을 1차원적으로 설정하였다. 상류 연소응답과 중립 안정 곡선을 토대로 대상 엔진의 연소 불안정 특성을 분석하였다.구 분석 결과 기술적 문제점으로는 배기 가스온도가 낮은데 따른 출구 부분의 Bearing, Sealing이 문제가 될 수 있다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.가 작으며, 본 연소관에 충전된 RDX/AP계 추진제의 경우 추진제의 습기투과에 의한 추진제 물성 변화는 미미한 것으로 나타났다.의 향상으로, 음성개선에 효과적이라고 사료되었으며, 이 방법이 편측 성대마비 환자의 효과적인 음성개선의 치료방법의 하나로 응용될 수 있으리라 생각된다..7%), 혈액투석, 식도부분절제술 및 위루술·위회장문합술을 시행한 경우가 각 1례(2.9%)씩이었다. 13) 심각한 합병증은 9례(26.5%)에서 보였는데 그중 식도협착증이 6례(17.6%), 급성신부전증 1례(2.9%), 종격동기흉과 폐염이 병발한 경우와 폐염이 각 1례(2.9%)였다. 14)

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.163-163
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• 2017

철강재는 대량 생산이 가능하여 경제성이 뛰어나고 기계적 성질도 우수하여 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 철강재는 부식 환경에 취약하기 때문에 그 용도에 따라 다양한 내식성을 부여하는 표면처리를 적용하고 있다. 이러한 철강재에 대한 내식성 표면처리로는 용융아연도금(HDG)과 용융알루미늄도금(HDA)이 우수한 내식성과 다양한 특성으로 널리 사용되고 있으며 아연과 알루미늄을 접목시킨 갈바륨(GL)도금 또한 우수한 내식성 코팅으로 알려져 있다. 또한 최근에는 기존 용융아연도금에 알루미늄(Al) 과 마그네슘(Mg)을 첨가한 3원계 도금강판이 개발되어 기존 용융도금강판 대비 고내식 코팅으로 알려져 있으며 그 적용은 점차 확대되고 있는 추세이다. 일반적으로 이와 같은 강판소재의 내식성 평가에 대해서는 실제 사용할 환경에 폭로하여 비교-시험 하는 것이 가장 확실하고 신뢰도가 높은 방법이다. 그러나 이러한 방법은 경우에 따라 수년에서 수십년에 이르는 장시간이 소요된다. 그러므로 이 방법을 대체하기 위한 각종 가속적 부식 시험들이 널리 적용되고 있다. 즉, 그 목적이나 용도에 따라 염수분무(SST), 침지(Immersion) 및 전기화학적 분극(Polarization) 등 실내에서 부식 시험 하는 방법이 사용되고 있다. 한편, 이러한 부식 가속 시험들은 실제 외부에서 폭로 시험한 결과와의 상관성이 불명확한 경우가 많아 종종 해석에 어려움을 갖고 있는 실정이다. 또한 이 시험 방법들은 동일 재료를 시험하더라도 시험방법의 차이에 따라 부식요인이나 해석방법이 다르므로 인해 그 내식성 결과가 다르게 나타날 수 있다. 그 중 시험목적에 따라 전기화학적 분극 또는 임피던스 분광법(EIS)과 건조 및 습윤 등의 부식 환경 인자들을 적용한 복합부식시험(CCT) 방법은 근사한 대안으로 주목받고 있다. 하지만 이들 시험 또한 실제 부식 환경과는 여러 환경 및 요인들이 다르기 때문에 그 시험방법에 따라 목적하는 시험 결과가 상이하게 나타날 수 있어 해석-평가 하기에 종종 곤란을 갖는다. 이에 따라 최근에는 재현성이 우수하고 실제 부식 환경을 유사하게 모사할 수 있는 내식성 시험과 해석-평가에 대한 내용이 주요한 과제로 사료되고 있다. 본 연구에서는 다양한 내식성 코팅 강판소재들에 대하여 염수분무(SST), 복합부식(CCT), 갈바닉 시험, EIS 시험을 통하여 부식시험 종류 및 시험 환경, 코팅 소재 별 부식경향을 비교-분석하고자 하였다. 또한 이들 부식 진행과정에서는 미세구조관찰(SEM), 결정구조 분석(XRD) 및 원소조성 분석(EPMA)을 통해 다양한 조건에 따른 강판소재들의 부식경향을 비교-평가하고, 실제 환경과의 상관성 및 가속관계를 도출하고자 하였다.

• Fire Science and Engineering
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• v.13 no.1
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• pp.37-47
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• 1999

The spreading fire of very small floating particles after they are ignited is fast and t therefore dangerous. The research on this area has been limited to experiments and global simulations which treat them as dusts or gaseous fuel with certain concentration well m mixed with air. This research attempted micro-scale analysis of ignition of those particles modeling them as liquid droplets. For the beginning, the in-line array of fuel droplets is modeled by two-dimensional, unsteady conservation equations for mass, momentum, energy and species transport in the gas phase and an unsteady energy equation in the liquid phase. They are solved numerically in a generalized non-orthogonal coordinate. The single step chemical reaction with reaction rate controlled by Arrhenius’ law is assumed to a assess chemical reaction numerically. The calculated results show the variation of temperature and the concentration profile with time during evaporation and ignition process. Surrounding oxygen starts to mix with evaporating fuel vapor from the droplet. When the ignition condition is met, the exothermic reactions of the premixed gas initiate a and burn intensely. The maximum temperature position gradually approaches the droplet surface and maximum temperature increases rapidly following the ignition. The fuel and oxygen concentration distributions have minimum points near the peak temperature position. Therefore the moment of ignition seems to have a premixed-flame aspect. After this very short transient period minimum points are observed in the oxygen and fuel d distributions and the diffusion flame is established. The distance between droplets is an important parameter. Starting from far-away apart, when the distance between droplets decreases, the ignition-delay time decreases meaning faster ignition. When they are close and after the ignition, the maximum temperature moves away from the center line of the in-line array. It means that the oxygen at the center line is consumed rapidly and further supply is blocked by the flame. The study helped the understanding of the ignition of d droplet array and opened the possibility of further research.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.8
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• pp.1552-1565
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• 1992

Three dimensional numerical calculations were carried out for two different combustion chambers with the offset valve in order to investigate the swirl and the squish effects on the flow fields. The modified K-.epsilon. turbulence model considering the change of the density under the condition of the rapid compression and expansion of the pistion was used. During the compression process, it was found that the squish flow which controls the subsequent combustion process was produced due to the piston bowl in the bowl piston type combustion chambers but not for the flat piston type. The swirl velocity close to the solid body rotation was maintained in the flat piston type combustion chambers, but for the bowl piston type a resulting from the change of the solid body rotation was generated in the radial-circumferential plane. For the swirl ratio effect, as the swirl ratio increases, it was found that a large and strong vortex was generated in the radial-circumferential plane of bowl piston type combustion chambers because of the strong inward flows from the combustion chamber wall. These computational results were compared with the results of LDA measurement.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.7 no.3
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• pp.30-37
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• 2003

Spray angle of dual swirl injector is established according to the velocity ratio at orifice exit. Due to the internal mixing at recess and lack of correlation for the combined two fluid injection, prediction of spray angle is very difficult. This study deal with experimental work and numerical simulation on spray angle with different recess length. Among the multiphase flow models, the VOF model was selected to simulate the spray angle. Feasibility of numerical analysis are confirmed by comparing the results with the experimental data, and the effect of recess on spray angle are analyzed for single and combined spray case.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.6
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• pp.615-622
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• 2010

In this study, a 0D multizone spray-combustion model is developed for the estimation of the performance and NOx emission of medium-sized direct-injection marine diesel engine. The developed combustion model is coupled with the commercial 1D cycle-simulation model, Boost, to analyze the entire engine system, including the intake and exhaust. The combustion model code was generated using Fortran90, and the model was coupled with Boost by connecting the generated code to a user-defined high-pressure cycle (UDHPC) interface. Simulation was performed for two injectors (8 holes and 10 holes) and two engine loads (50% and 100%), and the results of simulation were in good agreement with engine performance test.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.4
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• pp.353-360
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• 2011

The prediction of binary droplet collisions is important in the formation of falling drops and the evolution of sprays. The droplet velocity, impact parameter, and drop-size ratio influence the interaction between the droplets. The effect of these parameters results in complicated collision phenomena. Droplet collisions can be classified into four types of interactions: bouncing, coalescence, reflexive separation, and stretching separation. In the present study, the interfacial flow problem of the droplet collision was numerically simulated by using the level set method. 2D axisymmetric simulations on the head-on collisions and 3D simulation on the off-center collisions were performed. The numerical results of droplet behavior after the collision agreed well with the experimental and analytical results. The mixing of the mass of the initial droplets after the collision was also predicted by using different species index of colliding droplets.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.11a
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• pp.877-880
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• 2011

A coaxial swirl/shear injector using GCH4/LOx as propellants was degisned and manufactured. Flow analysis by Fluent was performed to decide the number of orifice and the rear shapes of inlet orifice etc. Flow rate of the injector was measured according to differential pressure and uniformity of injector's spray pattern was confirmed by a patternator. The results showed that the difference of flow rate was around 10% and the spray angle of oxidizer was $66^{\circ}$.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.11a
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• pp.658-661
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• 2011

A coaxial swirl/shear injector using GCH4/LOx as propellants was degisned and manufactured. Flow analysis by Fluent was performed to decide the number of orifice and the rear shapes of inlet orifice etc. Flow rate of the injector was measured according to differential pressure and uniformity of injector's spray pattern was confirmed by a patternator. The results showed that the difference of flow rate was around 10% and the spray angle of oxidizer was $66^{\circ}$.