• Journal of ILASS-Korea
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• v.20 no.3
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• pp.168-174
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• 2015

Combustion instability is critical problem in developing liquid rocket engine. There have been many efforts to solve this problem. In this study, the method was sought through the injector as part of these efforts to suppress combustion instability. If the injector can suppress the disturbance coming from the supply line as a kind of buffer it will serve to reduce combustion instability. Especially we target at gas propellant oscillation in gas-centered swirl coaxial injector. The phenomenon is simulated with acoustic excitation of speaker. The film thickness response at injector exit was measured by using a liquid film electrode. Also the response of spray to the disturbance was observed by high-speed photography. Gas-liquid momentum flux ratio and the frequency of feeding gas oscillation were changed to investigate the effect of these experimental parameters. The trend of response by varying these parameters and the cause of weak points was studied to suggest the better design of injector for suppressing combustion instability.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.22 no.3
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• pp.137-145
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• 2017

This paper describes numerical modeling of transcritical and supercritical fluid flows within a liquid propellant rocket engine. In the present paper, turbulence is modeled by standard $k-{\varepsilon}$ model. A conserved scalar approach in conjunction with multi-environment probability density function model is used to account for the turbulent mixing of real-fluids in the transcritical and supercritical region. The two real-fluid equations of state and dense-fluid correction schemes for mixtures are used to construct thermodynamic data library based on the conserved scalar. In this study, calculations are made on two cryogenic nitrogen jets under different chamber pressures. Sensitivity analysis for two different real-fluid equations of sate is particularly emphasized. Based on numerical results, precise structures of cryogenic nitrogen jets are discussed in detail. Numerical results show that the current real-fluid model can predict the essential features of the cryogenic liquid nitrogen jets.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.18 no.1
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• pp.9-15
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• 2013

Wall thinning of pipeline in power plants occurs mainly by flow acceleration corrosion (FAC), cavitation erosion (C/E), liquid droplet impingement erosion (LDIE). Wall thinning by FAC and C/E has been well investigated; however, LDIE in plant industries has rarely been studied due to the experimental difficulty of setting up a long injection of highly-pressurized air. In this study, we designed a long-term experimental system for LDIE and investigate the behavior of LDIE for three kinds of materials (A106B, SS400, A6061). The main control parameter was the air-water ratio (${\alpha}$), which was defined as the volumetric ratio of water to air (0.79, 1.00, 1.72). In order to clearly understand LDIE, the spraying velocity (${\nu}$) of liquid droplets was controled larger then 160 m/s and the experiments were performed for 15 days. Therefore, this research focuses relation between erosion rate and air-water ratio on the various pipe-flow materials. NPP(nuclear power plant)'s LDIE prediction theory and management technique were drawn from the obtained data.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.2 no.2
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• pp.35-42
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• 1997

An innovating technique of atomizer has been proposed to supply and to atomise molten materials. Both of a simple geometry of nozzle and an improved nozzle have been fabricated in the present study. With these nozzles, characteristics of the suction and disintegration have been empirically investigated. The important conclusions are as follows; In the case of a simple nozzle: 1) Although the sucking up and supplying of molten materials are available, the applications of powder metallurgy are limited. 2) It is concluded that the more air flow rate, $W_A$ or the shorter the height of air nozzle from the surface of supplied water, $L_h$, the more the atomizing mass of liquids, $W_L$. In the case of an improved nozzle: 3) The stable liquids can be supplied due to cut off the passage of surrounding air entrainment by air jets. 4) The atomizing mass of liquids, $W_L$ has affected not so much on the height of nozzle from the surface of supplied water, $L_h$ as that from the orifice, hc.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.13 no.1
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• pp.34-41
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• 2008

Molecular dynamic simulations have been carried out to study the effect of the nano-structure substrate and its temperature on cluster laminating. The interaction between substrate molecules and liquid molecules was modeled in the molecular scale and simulated by the molecular dynamics method in order to understand behaviors of the liquid cluster on nano-structure substrate. In the present model, the Lennard-Jones potential is applied to mono-atomic molecules of argon as liquid and platinum as nano-structure substrate to perform simulations of molecular dynamics. The effect of wettability on a substrate was investigated for the various beta of Lennard-Jones potential. The behavior of the liquid cluster and nano-structure substrate depends on interface wettability and function of molecules force, such as attraction and repulsion, in the collision progress. Furthermore, nano-structure substrate temperature and beta of Lennard-Jones potential have effect on the accumulation ratio. These results of simulation will be the foundation of coating application technology for micro fabrication manufacturing.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.1016-1020
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• 2017

This study was conducted to develop a test facility that simulates the combustion instability that occurs in a real-scale liquid rocket combustor. A separate engine head with 3 injectors arranged in a row was designed/manufactured and verified through preliminary tests. The flow rate and spray pattern of the head were confirmed by the cold flow test. Next, propellant spray test and combustion test were carried out. A preliminary combustion test was carried out at 10 bar and the combustion chamber pressure was measured to be significantly lower than the target pressure. This is because it was a low pressure test, and it is expected to be resolved in the high pressure test in the future.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.9 no.3
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• pp.16-22
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• 1987

직접분사식 디젤기관의 성능과 배기가스 문제에 여향을 주는 실린더 내에서의 연소형태는 크게 연료분사계와 흡입공기 유동계 두 가지에 의해 결정된다. 즉 분사율, 부사시기, 분무형태와 같은 분사계의 특성과 공기선회, 스퀴시(squish), 난류와 같은 공기 유동 특성에 의하여 연소형태가 결 정된다. 이러한 복잡한 연소형테를 기관 특성에 맞게 조정한다는 것은 대단히 어려운 문제인데 이것은 연료화 공기의 혼합이 연소실형상과 흡기계의 형상에 큰 영향을 받으며 연료가 액체 상 태로 연소실내로 들어와 분무과정을 통하여 증발이 되어야만 연소가 가능하기 때문이다. 특히 흡입공기 유동계에 있어서 현재의 직접 분사식 대젤기관의 흡입구 형상은 흡입공기의 운동에너 지에 모멘트를 가하여 연소실내에서 공기의 선희(swirl)를 발생시켜 줌으로써 연료와 공기의 혼 합기를 형성시키는 Helical type이 많이 이용되고 있다. 그러나 기관 성능과 배기가스 특히 NOx는 상반관계를 이루기 때문에 연소실내로 들어오는 흡입공기의 선희강도(swirl ratio)를 너무 강하게만 한다고 하여 좋은 결과를 얻을 수는 없다. 따라서 설계하고자 하는 각 기관에 있어서 요구되는 성능과 배기가스 문제를 만족하는 흡입공기의 선희강도가 얻어질 수 있도록 흡입구 형상을 설계한다는 것은 많은 연구와 경험이 요구되고 있다. 본 자료에서는 직접분사식 디젤기 관에 있어서 흡입공기의 최적 선희강도에 대한 설정방법과 흡입구 형상 설계를 위한 설계 이론 및 정상류 Rig test상에서의 흡입공기 선희강도의 평가방법을 소개하고자 한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.26 no.1
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• pp.47-59
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• 2022

Four swirl coaxial injectors with different recess lengths were manufactured using an additive manufacturing method. Single-injection and bi-injection cold-flow experiments were performed using water and air as simulated propellants in an atmospheric pressure environment. According to the recess length and propellant flow conditions, the injection pressure drop and discharge coefficient were investigated, and the breakup length and spray angle were measured using an image processing technique. In the bi-injection pressure drop and discharge coefficient results, the liquid-side injector was not affected by the recess. For the gas-side injector, however, the injection pressure drop increased and the discharge coefficient decreased as the recess length increased. The breakup length in the single-injection increased with the increase of the recess, but decreased in the bi-injection.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.3-3
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• 1998

액체추진제 로켓엔진 연소실에는 고유모드에 대응하는 음향파동이 내재되며 이러한 음향파동은 연소와의 상호작용을 통하여 불안정한 음향에너지를 공급받아 증폭되며 결국에는 연소불안정 상태에까지 이르게 된다. 이와 같은 불안정한 상태에 이르기 위해서는 연소로부터 되먹임되는 불안정 에너지의 양이 충분히 크고 구동 음향파동에 근접한 위상을 가져야 한다. 이와 같은 구동 메커니즘을 구성하는 상세한 물리적 현상들을 규명하고 예측하기 위한 많은 연구들이 보고되었으며, 이들 중 이론적인 시간 지연 모델을 사용하는 음향적인 방법은 매우 경제적인 반면 연소 현상에 대한 상세한 모사가 생략되어 연소 불안정의 구체적인 원인을 규명하는데 어려움이 있고, 파동 방정식에 의하여 연소실 내부의 파동 에너지 증가를 예측하는 방법은 연소기 내에서의 연소 메커니즘에 대한 고려 없이 연소에 의해 발생하는 에너지만을 포함하는 단점과 선형적인 연소 불안정에만 제한된다는 제한이 있다. 음향장과 커플된 기화반응 모델은 분무액적의 기화 과정이 추진제 연소의 지배과정이라는 가정 하에 연소응답을 기화반응으로 대체하는 방법으로, 역시 단시간 내에 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있으나 기화반응으로부터 음향파동으로의 에너지 되먹임 과정이 배제되어 있어 정확한 결과를 구하기는 어렵다. 이에 대하여 최근에는 전산 모사적인 방법을 사용하는 대규모의 연소장 해석이 가능하여 짐으로써 음향파동에 의한 외란과 에너지 되먹임과정을 모두 포하마여 수치적인 방법을 사용하여 계산하는 액체추진제 로켓엔진의 고주파 연소불안정 해석방법들이 제시되고 있다.안정성 모드가 있음을 보였다. 밀도 변화가 있는 경우나 밀도 변화가 없는 경우 모두 sinuous 모드의 가장 불안정한 모드가 varicose 모드의 가장 불안정한 모드보다 더 불안정함을 보여주어 후류 유동은 자유 유동에 가까운 위상 속도를 가지는 sinuous 모드에 의해 지배될 것임을 예측할 수 있다. 연소반응이 완전연소에 가까울수록 그리고 압축성 효과가 클수록 유동내부의 온도가 증가하고 점성 또한 증가하여 후류유동은 안정됨을 알 수 있었다 유동변수들의 contour로부터 유동의 특성을 예측한 결과 baroclinic 항이 dilatational 항보다 상대적으로 크며, 중심선 상하에 생기는 vortex를 더욱 성장시킬 것으로 생각된다.냉각 홀의 막임, 연소 입자의 점착 부위 등을 예측하여 보완책을 준비할 수 있도록 하였다.$mm^2$sec였으며, 이는 다른 graphite/epixy 복합재의 확산계수와 유사한 값을 나타내고 있다. 또한 추진제가 충전된 연소관을 절단하여 밀폐한 후 95%RH 습도 조건에 보관함으로써 연소관 내부의 추진제 기계적 특성에 미치는 침투된 습기의 영향도 함께 고찰하였다. 추진제에 따라 차이는 있겠으나 추진제가 충전된 연소관은 순수 복합재 연소관에 비해 습기의 투과 정도가 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..

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.11a
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• pp.74-77
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• 2011

A mixing characteristics on recess length change of Gas-centered swirl coaxial injector using high-performance staged combustion rocket engine carry out study through CFD(Computational fluid dynamics). propellant phase that combined gas-liquid simulate gas-gas. In order to measure spreading angle, velocity distribution to injector exit and spray structure of propellant analyzed. Axial velocity increase by increasing recess length, but tangential velocity decrease. The result confirmed qualitative characteristics that the spreading angle decreases.