• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
• /
• v.9 no.5
• /
• pp.19-24
• /
• 1987

본 문에서는 선회의 정도를 나타내는 선회도가 크고 작은 대표적인 두가지 경우에 대하여 시간평균 구조와 난류혼합 특성을 나타내는 시간변동치의 상관관계를 실험적으로 구한 예를 제시함으로써 선회운동에 의한 난류혼합특성을 설명하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.10 no.4
• /
• pp.511-518
• /
• 1986

본 연구에서는 난류모델로는 기존의 K-.epsilon.모델과 LPS방법으로 수정된 K-.epsilon. 모 델을, 수치적 Scheme으로는 Hybrid Difference Scheme과 Skew-upwind Difference Sc- heme을 사용하여 그 결과를 각각 비교하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.5 no.4
• /
• pp.83-93
• /
• 2001

A swirler with turbulence generator is designed and manufactured for generating many small-scale eddies in the combustor which contribute to enhancing mixing effect between fuel and air. The method results in not only the disadvantage of pressure loss but also the advantage of promoting combustion and reducing NOx. For the purpose of the study, four kinds of swirler with different turbulence generator area (0%, 3%, 7%, and 12% of reducing flow area) are designed to confirm the effect of mixing according the variation in the area of the turbulence generator. The mixing of combustor in the radial direction is significantly improved and the distributions of flames and temperature are well distributed throughout the cross section of a combustor as area of swirl generator is increased.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2003.05a
• /
• pp.244-245
• /
• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• v.20 no.5
• /
• pp.39-44
• /
• 1996

To overcome weak poinks of the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model when applied to complex turbulent flows, various modified models were proposed. But their effects are confined to special flow fields. They have still some problems. Recently, an anisotropic k-${\varepsilon}$ turbulence model was also proposed to solve the drawback of the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model. This study is concentrated on the evaluation of the anisotropic k-${\varepsilon}$ turbulence model by the analysis of axisymmetric swirling turbulent flow. Results show that the anisotropic k-${\varepsilon}$ turbulence model has scarecely the fundamentally physical mechanism of predicting the swirling structure of flow.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.6 no.2
• /
• pp.137-144
• /
• 1997

Turbulent swirling cold-flow in a cyclonic gasifier has been analyzed by numerical analysis. Comparison of two dimensional and three dimensional analyses has shown that concept of equivalent slit is appropriate for the two dimensionalization of three dimensional phenomena. Flow characteristics have been scrutinized by varying swirl number which is a crucial parameter in determining the flow pattern of the cyclonic gasifier. Reactive flow field has been estimated by using theoretical swirl number and equivalent slit width for reactive flow. Results show that proper flow field for the reactive coal gasification can be formed by controlling the exit area and azimuthal location of coal burners.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
• /
• v.4 no.5
• /
• pp.119-129
• /
• 1996

This study is concerned with the critical evaluation of predicative capability of a k-$\varepsilon$ turbulence model using the Renormalization Group(RNG) theory. The present numerical model for solution of the Navier-Stokes System is based on the modified PISO algorithms. Computations have been performed with the RNG-based K-$\varepsilon$ model for the two-dimensional flow over a backward-facing step, a confined coaxial jet, and a swirling flow in a swirl combustor. Numerical results are compared with experimental data in terms of mean flow velocities, turbulent kinetic energy, and turbulent stresses. Numerical results clearly indicate that the RNG-based K-$\varepsilon$ turbulence model shows a significant improvement over a standard K-$\varepsilon$ model in predicting the turbulent flows with flow separation and swirl.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.16 no.9
• /
• pp.1744-1759
• /
• 1992

A multidimensional simulation of turbulent flow and combustion with swirl in the cylinder of SI engine is implemented to clarify the effects of swirl. present simulation employs the ICED-ALE numerical technique, the skew-upwind difference scheme, a modified k_.epsilon. turbulence model, a combustion model of Arrhenius type and turbulence-mixing-control type. First, the calculations for swirling flow in an axisymmetric cylinder are carried out. The results are compared with the experimental data to validate the numerical analysis. Second, the calculations for intake, compression and combustion processes in an axisymmetric cylinder are performed. The effects of swirl on turbulent flow and combustion are examined through the parametric study of swirl number 0.0, 0.6, 1.2 and 2.4. As a result, it is numerically shown that the turbulent kinetic energy and the swirl velocity, which are produced during the intake process, affect the combustion process.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
• /
• v.7 no.3
• /
• pp.396-405
• /
• 1995

Numerical calculations are carried out for the swirling turbulent flow in a pipe. Calculations are made for the flow with swirl parameter of 2.25 and the Reynolds number of 24,300. The turbulence closure models used in these calculations are two different types of Reynolds stress model, and the results are compared with those of $k-{\varepsilon}$ model and the experimental data. The finite volume method is used for the discretization, and the power-law scheme is employed as a numerical scheme. The SIMPLE algorithm is used for velocity-pressure correction. The computational results show that GL model gives the results better than those of SSG model in the predictions of velocity and stress components.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.17 no.5
• /
• pp.70-79
• /
• 2013

The isothermal flow structure and mixing characteristics of a hybrid/dual swirl jet combustor for micro-gas turbine (MGT) were numerically investigated. Location of pilot burner, swirl angle and direction were varied as main parameters with the identical thermal load. As a result, the variations in location of pilot nozzle, swirl angle and direction resulted in the significant change in turbulent flow field near burner exit, in particular, center toroidal recirculation zone (CTRZ) as well as turbulent intensity, and thus the flame stability and emission performance might be significantly changed. With the comparison of experimental results, the case of swirl angle $45^{\circ}$ and co-swirl flow including optimum location of pilot burner were chosen in terms of the flame stability and emissions for the development of hybrid/dual swirl jet combustor.