• 한국항공우주학회지
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• 제37권1호
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• pp.62-68
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• 2009

하이브리드 로켓 연소에서 발생하는 산화제 난류 유동과 연료의 기화로 인한 분출유동 사이의 상호 간섭은 매우 복잡하고 특별한 유동 간섭을 일으킨다. 이를 연구하기 위하여 연소반응을 제외하고, 산화제의 난류 유동과 연료 벽면에서의 분출 유동을 모사한 채널 유동에 대한 LES 해석을 수행하였다. 고체추진 로켓의 연소 과정에서 관찰되는 현상과 매우 흡사하게 벽면 근처에서 특정주파수로 진동하는 유동 현상이 존재한다는 것을 확인하였고, 산화제와 분출 유동의 간섭에 기인한 유동의 진동현상은 벽면 근처의 매우 얇은 영역에서만 존재하였다. 큰 길이 스케일의 유동현상을 보여주는 압력 섭동장으로부터 채널 내 주유동이 특정 주파수 특성을 갖고 하류로 진행해 가는데, 이는 산화제 유동이 분출유동과 상호작용을 하면서 발생된 전단유동의 특성을 나타낸 것이다. 그러나 하이브리드 로켓 연소실 유동의 진동 특성은 고체 추진 로켓에서 관찰되는 유동 특성과는 달리, 진동의 강도가 벽면에서 온도 구배를 변화시켜 열전달의 향상을 발생시키기에는 충분하지 못한 것으로 보인다. 그러나 벽면 근처에서 특정 주파수 특성을 갖는 유동현상이 존재한다는 사실은 비슷한 크기의 주파수를 갖는 음향 가진과 같은 외부교란이 작용한다면 공진으로 발전할 수 있는 가능성을 의미한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권5호
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• pp.383-389
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• 2014

하이브리드 로켓 연소실 내부 유동장에 대한 수치계산 결과에 POD기법을 적용하였다. 특히, 다이어프램 설치에 따른 유동모드 변화를 분석하여, 연소특성에 미치는 영향을 해석하였다. 또한, 다이어프램이 있는 연소실에서 표면 분출유동의 유무에 따른 POD를 적용하여 분출유동이 연소실 내부 유동특성에 미치는 영향을 판단하였다. 10개의 모드를 사용하여 기본형상에 대한 POD 결과를 살펴보면 주 유동을 나타내는 모드 1과 벽면 근처의 작은 크기 유동인 2-9 모드 사이의 구분이 분명하게 나타났다. 다이어프램을 설치한 형상의 POD 결과, 모드 2부터 5의 에너지가 증가하였는데 이것은 다이어프램 주변 순환영역에서 생성되는 유동 때문인 것으로 보인다. 한편, 다이어프램 주위 영역의 유동특성을 보여주는 모드 2-5와 후류 벽면의 유동특성을 보여주는 모드 6-9의 에너지 분포가 분출유동 유무에 관계없이 비슷한 특성을 나타냈다. 따라서 연소율이 다이어프램 근처에만 국부적으로 증가하는 이유는 다이어프램 후류에 형성되는 비교적 큰 크기의 유동모드 2-5의 에너지가 증가되었기 때문인 것으로 분석된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.210-213
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• 2010

최근의 실험 결과를 통해 하이브리드 로켓 연료의 표면에 연소가 진행되지 않은 채 남아있는 고립된 부분들이 존재함을 확인하였다. 이러한 불규칙적인 spot은 연료의 기화로 인한 분출유동(wall blowing)과 산화제의 유동 사이에서 발생하는 경계층 교란에 의한 현상인 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 23,000의 높은 Reynolds수와 벽면분출 현상을 효과적으로 처리할 수 있도록 LES 기법을 이용하여, 연료 표면 근처의 난류 유동 특성을 해석하였다. 원형 단면을 갖는 하이브리드 로켓 모터의 그레인 형상을 사실적으로 모사하기 위하여 곡률효과를 포함한 3차원 실린더 형태의 지오메트리를 고려하였다. 연료 표면에서 발생하는 불규칙한 spot의 발생은 경계층과 분출되는 유동이 상호 간섭함으로써 난류구조들의 기구학적 특성을 변경시키기 때문인 것으로 추측되는 결과들을 얻을 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제7권3호
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• pp.45-52
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• 2003

원추형 초음속 노즐 확산부에 이차유동이 음속으로 분출될 때 나타나는 노즐 내부 유동장에 대한 수치적 연구가 이루어졌다. 대수-난류모델과 $\kappa$-$\varepsilon$ 모델을 사용한 레이놀즈-평균 Navier-Stokes 방정식을 계산함으로서 노즐 내부에서 나타나는 충격파와 경계층의 간섭에 의한 3 차원 유동장을 해석하였다. 얻어진 수치해석의 결과는 동일한 조건에서 수행된 실험결과와 잘 일치하고 있음이 판명되었다. 이차유동의 분출압력 변화가 충격파와 경계층의 간섭과 함께 노즐내부 유동장 구조에 미치는 영향을 평가하였다. 아울러 충격파 간섭 후방에서 나타나는 와류유동 구조와 벽면 압력분포에 관한 정보를 얻었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.64-71
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• 2004

측 추력(Lateral Jet)을 이용하여 자세를 제어하는 미사일 주위의 초음속 유동장 해석을 위하여 삼차원 Navier-Stokes 코드 (AADL3D)를 개발하고, 이를 이용한 수치해석 연구를 수행하였다. 분출 제트 압력, 분출 마하수 등을 포함하는 제트의 유동특성이 미사일에 미치는 수직력 및 피칭모멘트에 대한 영향을 알아보기 위한 사례연구를 수행하였으며, 공력 해석 결과 제트의 분출 압력과 분출 마하수 변화에 따른 서로 다른 수직력과 모멘트 변화 양상 및 그 원인을 확인할 수 있었다. 또한 대부분의 수직력 손실과 피칭모멘트 발생은 노즐 후방의 저압영역에 의한 것이며, 동일한 제트 추력일지라도 분출 마하수가 큰 경우가 분출 압력이 큰 경우보다 모멘트 발생 최소화에 유리함을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.105-109
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• 2008

안전밸브는 정압기지 내에 정압기의 파괴 또는 관 내 수분의 응축 등으로 인한 관내 압력의 비정상적인 증가를 자동적으로 완화시켜주는 메커니즘을 가지고 있는 밸브이다. 따라서 정압기지의 안전을 위해서 안전밸브의 유동 특성과 유동 형태를 살펴보는 것은 매우 중요하다. 본 논문은 안전밸브의 분출용량과 필요분출면적에 따른 유동 특성을 수치해석을 통해서 분석하였다. 본 결과를 국내 외 안전밸브 관련 규정인 미국의 API(America Petroleum Institute), 유럽 연합의 EN(European Standard), 프랑스의 NF(Norme Francise)를 이용하여 분석, 비교하였다. 또한 안전밸브의 최대 필요 분출 면적을 이용하여 국내 및 국외 규정을 각각 적용하였을 때의 안전밸브의 필요 설치 수량에 대한 고찰을 해보았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.229-232
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• 2007

하이브리드 로켓의 연소율을 높이기 위해 유동 특성을 바꾸면서 실험을 수행하였고 연소된 연료 내부 표면이 고르지 못한 것을 볼 수 있었다. 그 원인을 밝히기 위해 연료 표면을 관찰하고 유동가시화 실험을 한 결과 거친 연료 표면의 원인이 검댕 때문이고 이것은 국부적인 산화제 부족현상 때문에 발생하게 되었다는 것을 알 수 있었다. 또 연소 시 연료 전체에 발생하는 검댕의 특성은 이 현상이 하이브리드 로켓만의 독특한 특징인 분출효과 때문이라고 예측할 수 있게 해주었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권8호
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• pp.699-705
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• 2007

최근의 실험 결과를 통해 하이브리드 로켓 연료의 표면에 연소가 진행되지 않은 채 남아있는 고립된 부분들이 존재함을 확인하였다. 이러한 불규칙적인 spot은 연료의 기화로 인한 분출유동(blowing velocity)과 산화제의 유동 사이에서 발생하는 경계층 교란에 의한 현상인 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 22,500의 높은 Reynolds수와 벽면분출 현상을 효과적으로 처리할 수 있도록 LES 기법을 이용하여, 연료 표면 근처의 난류 유동 및 열전달 특성을 해석하였다. 비록 원형 그레인 아닌 단순채널 형상을 고려하였으며 화학반응이 없는 경우의 난류유동을 해석하였으나, 연료 표면에서 발생하는 불규칙한 spot의 발생은 경계층과 분출되는 유동이 상호 간섭함으로써 난류구조들의 기구학적 특성을 변경시키기 때문인 것으로 추측되는 결과들을 얻을 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권3호
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• pp.232-241
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• 2011

하이브리드 로켓은 난류 산화제 유동과 고체 추진제의 기화로 인한 분사 유동 사이의 상호 작용에 의해 복잡한 형태의 혼합 전단층이 존재한다는 특별한 성질을 가지고 있다. 본 논문에서는 유동 간섭에 의해 표면에서 발생하는 진동 유동의 물리적 특성을 연구하기 위하여 압축성 효과를 고려한 질량분사가 있는 덕트 유동의 LES(Large Eddy Simulation) 해석을 수행하였다. 계산 결과에 따르면, 기화 질량이 분출됨에 따라 주유동방향 와류의 특성이 강해지고 국부적으로 발생하는 역류 현상을 근거로 벽면 근방에서 원주방향 와류가 생성됨을 확인하였다. 그리고 시간 특성을 갖고 나타나는 와류 흘림 현상은 혼합 전단층에 기인한 유동 불안정성에 의해 촉진되었으며, 분출유동에 의해 발달한 고유 진동 유동을 의미하는 압력 섭동의 특정 진동수가 $\omega$=8.8에서 검출됨을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.224-227
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• 2011

공기흡입 엔진 부품의 고온 분출냉각 시험장치에서의 엔탈피값을 구하기 위하여, 시험부 유동에 대한 이론적 계산 및 측정을 수행하였다. 열평형 및 음속유동 방법에 의해 계산된 질량평균 엔탈피 값은 10 MJ/kg 이며, 슬러그형 구리 열량계를 사용하여 측정된 유동 중심에서의 엔탈피 값은 15 MJ/kg이었다. 일반적으로, 유동 중심 대 질량평균 엔탈피 비의 범위는 1.4에서 4이다. 본 시험장치는 고온 분출냉각 시험에 효과적인 낮은 엔탈피 구배를 갖는 것으로 나타났다.