• 오토저널
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• 제9권5호
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• pp.19-24
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• 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.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.511-518
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• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제5권4호
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• pp.83-93
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• 2001

본 연구에서는 화염의 안정화를 위하여 사용되는 선회류 발생 장치의 베인에 작은 스케일의 난류를 발생시킬 수 있는 난류 발생기를 장착하여 연료와 흡입공기의 혼합을 촉진시키고, 연소와 온도의 균일도를 향상시키기 의한 실험적 검토를 행하였다. 실험에서는 내부 혼합용 이유체 분사노즐 사용하여 등유를 분사시킨 후 연료와 흡입공기의 혼합과 연소 현상을 관측하였다. 난류발생기는 베인 각도에 따른 베인과 베인 사이의 각 단면의 면적을 계산하여 그 유로단면의 면적에 대한 비율로서 난류발생기의 면적을 결정하여 선회기를 통과하는 유로 단면적의 각각 0%, 3%, 7%, 12%에 해당하는 면적의 난류 발생기를 제작하여 선회기 출구 베인의 끝단에 설치하였다. 실용 연소기의 구조를 어느 정도 단순화한 환형 연소기에서의 농도분포, 화염구조 및 온도분포를 조사하여 효과적인 연소기내의 연소제어에 사용하고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.244-245
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• 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
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• 제20권5호
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• pp.39-44
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• 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.

• 에너지공학
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• 제6권2호
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• pp.137-144
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• 1997

선회분류층형 석탄가스화기내의 비반응 난류선회 유동장을 수치해석 기법을 이용하여 해석하였다. 우선 2차원해석과 3차원 해석과의 비교를 통하여 2차원화 가정의 주요변수인 등가틈새(equivalent slit)의 개념이 적절하며, 동시에 2차원 해석결과의 타당성을 입증하였다. 선회분류층형 가스화기내에서 가장 중요한 무차원수인 선회수의 변화에 따른 유동장의 특성변화를 주로 고찰하였다. 또한 유동장의 이론적인 선회수 및 등가틈새너비를 입력으로 이용한 전산해석을 수행하여. 미분탄반응이 존재할 경우의 유동장의 특성을 예측하여 보았다. 버너출구단면적의 크기 및 위치를 적절히 조절함으로써, 가스화기 내부에 미분탄반응에 적절한 유동장을 형성시킬 수 있음을 발견하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제4권5호
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• pp.119-129
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• 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.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권9호
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• pp.1744-1759
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• 1992

본 연구에서는 conchas-spray 코드를 근간으로 하여 기관 실린더 내의 난류유 동과 난류연소 현상을 경제적이고 정확하게 해석할 수 있는 다차원 수치해석 프로그램 을 개발하므로, 전기점화 기관의 흡입, 압축, 연소 과정에 대한 수치해석의 가능성을 제시하고, 스월수 0.0, 0.6, 1.2와 2.4의 파라미터 연구를 통하여 스월이 난류유동 및 난류연소에 미치는 영향을 파악하였다.

• 설비공학논문집
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• 제7권3호
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• pp.396-405
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• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.70-79
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• 2013

마이크로 가스터빈용 하이브리드/이중 선회제트 연소기의 비반응 유동 및 혼합특성에 관한 수치해석 연구가 수행되었다. 고정된 열부하에서 pilot 버너의 위치, 선회 각 및 방향이 주요 변수로 검토되었다. 결과로서, pilot 버너의 위치, 선회 각 및 방향의 변화는 버너 출구 근처의 난류 유동장, 특히 중앙 재순환영역 및 난류강도의 큰 변화를 초래하며, 화염안정성 및 배기성능의 큰 변화를 동반하게 된다. 실험결과와의 비교를 통해, 하이브리드/이중 선회제트 연소기의 개발을 위하여 화염안정성 및 배기의 측면에서 pilot 버너의 최적 위치, 선회각$45^{\circ}$ 그리고 정방향 선회유동 조건들이 선택되었다.