수소를 연료로 사용하는 마하 5 스크램젯 엔진 모델에 대해 불어내기식 시험 설비를 사용해 연소 시험을 수행했다. 두 가지 모델 형상에 대해 각각 연료가 없는 경우와 두 가지 당량비로 연료를 공급한 경우를 시험했다. 모델 내부의 벽면 정압력을 측정해 시간에 대한 데이터와 시간 평균한 공간적 데이터 분포를 사용해 모델 내부의 유동과 연소 현상을 분석했다. 모델 길이가 짧은 경우는 두 가지 당량비 모두에서 초음속 연소가 일어났다. 모델 길이가 긴 경우는 낮은 당량비에서는 초음속 연소가, 높은 당량비에서는 열질식이 발생하면서 아음속 연소가 일어났다. 이 때 흡입구 불시동은 발생하지 않았다.
본 연구는 과산화수소와 케로신을 추진제로 하는 액체로켓엔진에 막냉각 링을 장착하여 막냉각 효과에 관한 연구를 수행하였다. 막냉각제의 유량 및 냉각장치 형상에 따른 열유속을 계산하기 위하여 축방향으로 열전대를 장착하여 온도를 측정하였다. 냉각제 유량은 총 추진제 유량의 0~20%의 유량으로 선정하여 실험을 수행하였다.
본 연구에서는 과산화수소와 케로신을 추진제로 사용하는 로켓 엔진의 혼합비에 따른 연소특성을 파악하기 위해 동축 스월형의 단일 인젝터 로켓엔진을 설계 및 제작하여 연소실험을 수행하였다. 수류실험을 통해 설계/제작된 단일 인젝터의 분무 성능을 검증하였으며, 연소 시험은 혼합비에 따른 연소성능을 특성배기속도로 평가하였다. 연소 시험은 다양한 혼합비에서 성공적으로 수행되었으며, 설계점에서의 연소 효율이 약 95% 이상이었으며 연소실 압력 섭동도 매우 작은 것으로 확인되었다.
The effects of hydrogen ($H_2$) ratio on combustion and emission characteristics in a $H_2/diesel$ dual-fuel engine were investigated. Dual-fuel strategy was applied to improve the control of combustion phasing. The combustion phasing was retarded with increasing $H_2$ fraction. This can be explained by both reduced diesel concentration and chemical effect of $H_2$, which reduce the heat release rate during the low temperature reaction stage. Hydrocarbon and carbon monoxide emissions of the engine were decreased drastically when $H_2$ ratio was increased.
Coal oil is widely used as a home heating fuel for portable and installed coal oil heaters. Today, Coal oil is widely used as fuel for jet engines and some rocket engines in several grades. This paper describes the performance characteristics according to the compression ratio of spark ignition engine fuelled with coal oil. As a result, the following knowledge is obtained: As the compression ratio is decreased, there is an increase in torque, indicated mean effective pressure (IMEP), heat release rate, and brake thermal efficiency. Higher compression ratio of the engine decreases the ignition delay period, combustion period, and cooling loss.
The performance of a supercharger for vehicle using solar cell attached on the exterior of a car, an auxiliary battery, and an air compressor was evaluated in this study. This supercharger is composed of a solar cell of 40W, a battery of 60 Ah, an air compressor of 17 A, 8 $kgf/cm^2$ and an air tank of 8L. It takes about 6 days to charge the battery with the solar cell and the high pressure air of 8L can be supplied about 70 times to engine intake with this battery. The intake pressure increased by about 20~40% with this supercharger. The vehicle power and accelerating performance are enhanced by 87% and 50% each in the low speed range. But the performance improved little in the high speed range because of the rather constant flow rate of air supplied by this type of supercharger.
In order to investigate the exhaust structure and secondary oxidation of unburned hydrocarbon (HC) in the exhaust port, a numerical simulation was performed with 3-dimensional flow model and oxidation mechanism optimized for port oxidation. To predict the exhaust and oxidation process with consideration of flow, mixing, and temperature, 3-dimensional flow model and HC oxidation model were used with a commercial computational program, STAR-CD. The flow model were with moving grid for valve motion, which could predict the change of flow field with respect to valve lift. Optimization was performed to predict the HC oxidation with temperature range of 1200~1500K, low HC and oxygen concentration, existence of intermediate species, as typical in port oxidation. The constructed model could predict the port oxidation process with oxidation degree of 14~48% according to the engine operation conditions.
Lean combustion performance of natural gas and hydrogen was compared in a spark-ignition engine. The lean combustion engine operation with natural gas was limited due to combustion instability at an excess air ratio (EAR) above 1.8. The total hydrocarbon (THC) emissions increased significantly with increasing EAR. The nitrogen oxides (NOX) emissions were also high due to the limitation of increasing EAR. The lean combustion engine operation with hydrogen showed superior combustion stability as well as low THC and NOX emissions, even at high EARs. However, boosting technology was required to reach the high EARs.
가솔린 엔진은 전 세계적으로 중소형 및 대형차 등 전반적으로 사용되고 있으며, 장기적으로 차량 부하에 따른 배기가스의 증가가 주변 환경에 대한 위협이 가중되고 있어 여기에 대한 대처가 필요하다. CNG엔진은 기존의 가솔린 SI 엔진에 비하여 유해 배출가스 농도가 적어 다른 연료에 비해여 청정연료로서 유리하며, 많은 관련 연구자들이 여기에 대한 여러 논문을 통하여 잠재적 청정연료로서 확인되었다. 출력과 열효율의 측면에서 약간 가솔린 연료에 비하여 떨어지지만 일산화탄소와 탄화수소 배출량은 유리하며, 질소산화물은 약간 증가하는 현상이 나타났다. 본 논문에서는 기존 가솔린엔진과 CNG엔진의 배출물을 비교 검토하였다.
극저온 액체산소나 액체수소를 사용하는 액체로켓 엔진은 냉각이 충분하지 않을 경우 펌프 인입부에서 의 케비테이션과 연소기 메니폴드부에서의 급격한 기화에 의한 서지 현상이 발생할 수 있다. 극저온 추진제 사용을 위한 냉각은 유로의 충전을 위한 냉각/충전단계와 충전 후 온도유지 단계로 구분된다. 발사체의 위성투입 능력 향상을 위해서는 상단엔진의 다점화 기능이 필요하며 다점화를 위해서는 무추력 구간 중 다음 시동을 위한 냉각이 수행되어야 한다. 본 연구에서는 지상에서의 엔진의 냉각/충전 및 온도유지, 그리고 상단 엔진이 1차 점화하기 위한 냉각과 무추력 구간에서의 냉각유지, 그리고 다점화를 위한 냉각에 대해 논의한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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