• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.12 no.5
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• pp.1-8
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• 2008

Dual-mode Phase Doppler Anemometry (DPDA) was used to scrutinize the spatial distribution characteristics of spray emanating from a small Liquid-Rocket Engine (LRE) injector. Droplet size and velocity were measured according to the variation of injection pressure along the plane normal to the spray stream and then the spray characteristic parameters such as Arithmetic Mean Diameter (AMD), Sauter Mean Diameter (SMD), number density, span of drop size distribution, and volume flux were deduced for an investigation of spray breakup characteristics. As the injection pressure increases, the number density, span, and volume flux of spray droplets become higher, whereas the AMD gets smaller.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2007.04a
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• pp.157-160
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• 2007

Spray characteristics of an injector employed in liquid rocket engine is investigated by Particle Image Velocimetry and Dual-mode Phase Doppler Anemometry measurements. Instantaneous plane images captured by PIV technique are examined in order to judge a pass-fail criteria of spray injection performance. DPDA technique is also applied in order to measure the velocity and diameter of spray droplets. The eternal objective of this study is to evaluate an injector performance which may be utilized for the design of brand-new ones through the clear understanding of spray characteristics.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.05a
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• pp.61-65
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• 2010

To research and develop a liquid rocket engine injector, it needs empirical studies about the hydrodynamic and spray characteristics such as pressure drop, mixing and atomization. In this study, the design and implementation of lab-scale cold-flow/hot fire test stand which can supply cryogenic propellant and be controlled by time-critical LabVIEW cyclogram logic has been done. In order to visualize the spray of a liquid-centered swirl coaxial injector in cryogenic condition, LN2-GN2 cold-flow test has been done, and combustor assembly and thrust bed for LOX-$GCH_4$ hot-fire test have been fabricated.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.28 no.11
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• pp.1376-1383
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• 2004

In the present work, a series of experiments have been performed on electro-hydrodynamic atomization of non-conducting liquid using a charge injection type nozzle. Effects of liquid flow rate, input voltage, and distance between the needle and the ground electrode (nozzle-embedded metal plate) have been examined. For fixed electrode distances, total and spray currents increase with the increase of liquid flow rate and input voltage. When the distance between the needle tip and the ground electrode becomes closer, the total, leakage and spray currents increase, while the onset voltage for the dielectric breakdown decreases. When the electric field strength of the liquid jet exceeds that for the air breakdown, a portion of the electric charges in the liquid jet is dissipated into the ambient air, and the charge density shows a limiting value. Atomization quality can be improved by increasing the liquid flow rate due to the higher charge density and the enhanced aerodynamic effect.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1995.11a
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• pp.49-55
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• 1995

이원 액체추진제를 사용하는 인공위성용 로켓 추진기관의 개발을 위한 핵심부품별 개념 및 상세설계, 성능해석, 성능실험용 시작품의 제작, 수류 성능실험 및 지상 연소시험이 수행되었다. 인공위성 궤도조종용 로켓 추진기관은 1.38MPa의 연소실 압력으로 4초동안 1780N(400$Ib_f$)의 평균추력을 내도록 설계되었으며, 산화제로는 질산, 연료로는 트리 에틸렌 아민(triethylene amine, TEA)과 자이리딘(xylidine)의 혼합물로 구성된 접촉발화형 이원 액체추진제를 사용하고, 추진제를 가압방식에 의해 연소실에 분사하는 방법으로 분사충돌, 미립화, 그리고 기화 후 연소시키게 된다. 효율적인 설계를 위하여 설계전용 소프트웨어를 개발하였으며, 추진기관의 핵심부품별로 유동 시뮬레이션을 수행하고, 해석결과와 수류 실험결과를 바탕으로 설계를 수정, 보완하였다. 지상 연소시험 및 수류 성능실험을 위하여 추진제 공급장치 및 계측 시스템이 설계, 제작되었고, 시스템의 작동 및 자료처리를 위한 소프트웨어를 개발하여 수류 성능실험 및 지상 연소시험에 사용하였으며, 연소시험결과 지상 평균추력 378$Ib_f$를 발생하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.2
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• pp.1-12
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• 2019

A fundamental study on a gas injection variable thrust method for thrust throttling in a liquid rocket engine was conducted. The gas injection variable thrust has the advantage of not only being able to control the thrust with a simple structure but it also increases the atomization performance through the injection pressure drop that increases in direct proportion to the density reduction. In this study, spray characteristics such as spray instability, spray pattern, spray angle, and breakup length based on changes in the liquid mass flow rate and amount of injected gas were investigated using effervescent swirl injectors.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.174-174
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• 2008

초음파를 이용하여 액체 연료를 분사하면 균일한 입경과 미립화가 우수하며 에너지 절약과 공해방지등을 할 수 있다. 또한 유속과 유량에 관계없이 이용할 수 있어 반도체 분야의 웨이퍼와 평판 표시기상에 사진 석판용 화학물질의 균일도포 컴퓨터 하드 디스크의 광택제 도포등에 사용할 수 있다. 이처럼 초저의 유출 용량을 요구하는 모든 공정 및 액체연료의 분사가 요구되는 모든 산업에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 현제까지 주로 사용되고 있는 초음파노즐의 액츄에이터는 단판액츄에이터형로 높은 교류전압을 인가해주어야 하는 단점을 가지고 있다. 이 단점을 해결하기 위해 적층액츄에이터형을 사용하여 초음파 노즐 구동하면 낮은 교류 입력전압에서도 단판액츄에이터형 초음파 노즐과 같은 특성을 가질 수 있다. 또한 초음파 노즐의 구동시 기계적인 진동을 이용하므로 많은 열을 발생시켜 노즐의 온도가 상승하여 세라믹 액츄에이터에도 그 영향을 미치게 되어 열적 열화 현상이 일어날 수 있기에 높은 큐리온도를 가지는 액츄에이터가 필요하다. 본 실험에서는 $Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.02}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.12}(Zr_{0.50}Ti_{0.50})_{0.86}O_3$ 조성을 사용하여 $900^{\circ}C$의 저온에서 액상 소결하여 적층혈액츄에이터를 제작하였으며 압전 및 유전 특성을 조사하였다. 제작된 초음파노즐을 구동하기 위해서는 약 36kHz의 30V이상의 교류입력전압 할 수 있는 구동회로가 필요로 한다. 압전액츄에이터의 구동을 위해서는 정확한 정현파 입력이 필요 없다. 압전액츄에이터의 특성상 유사 정현파 입력 만으로도 임피던스 매칭이 이루어지기 때문에 설계가 쉽고 간편한 Push-Pull 방식을 이용한 PWM인버터를 사용하였고 인버터의 출력 주파수를 34~38kHz까지 가변 할 수 있게 설계하였다. 제작된 적층액츄에이터형 초음파 노즐을 PWM인버터로 실제 액체 연료인 경유를 분사하였을 때의 액츄에이터의 온도 변화에 따른 공진주파수와 온도 의존성, 전기적 특성을 조사하고 미립화 분사되는 경유의 미립자 크기 및 최대 분사량을 조사 하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1999.11b
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• pp.460-465
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• 1999

액체 로켓용 충돌분사형 인젝터는 구조가 매우 간단하면서 고유량의 연료를 분사시킬 수 있기 때문에 여러 엔진에 응용된 바 있다. 본 연구에서는 이러한 인젝터의 특성을 산업용 보일러에 적용하기 위한 기초 실험 및 수치 계산을 수행하였다. 충돌분사 노즐로부터 형성되는 분무의 분포 특성을 실험적으로 측정하였고 이를 실제 조건에 모사하기 위해 수치 계산을 하여, 두 결과를 비교하여보았다. 이로부터 보일러의 효율과 공해물질 저감에 영향을 가져오는 액적의 미립화 특성을 향상시킬수 있는 연료 분사 조건을 제시하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.25 no.4
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• pp.59-70
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• 2021

An experimental study was conducted to observe the spray characteristics for different flow rates and rotating speeds of a rotating fuel nozzle of a slinger combustor. The water spray ejected from the nozzle orifice was visualized using a high-speed camera and a light source. It was confirmed that the atomization was improved, as the flow rate decreased and rotating speed increased. The characteristic maps for the spray characteristics and performance parameters showed that the aerodynamic Weber number and the liquid-air momentum flux ratio were associated with the liquid primary breakup, and the liquid-air momentum flux ratio and Rossby number were closely correlated with the liquid ejection mode.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.17 no.12
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• pp.3179-3186
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• 1993

The study on the spray characteristics of TBI(Throttle Body Injection) injector has been carried out in this paper. The objective of this study is to improve the performance of TBI injector. The increase in the injection pressure and the utilization of assisted air are considered. The spray patten of TBI injector take the hollow-cone shape with $60^{\circ}~70^{\circ}$ spray angle regardless of injection pressure and injection pulse width. SAMD(Sauter Mean Diameter) of water in TBI injector are 510-$550{\mu}m$ and 310-$370{\mu}m$ respectively when injection pressures are $0.75 kgf/cm^{2}$ and $2.8 kgf/cm^{2}$. Then SMD of gasoline is estimated 380~$410{\mu}m$ and 230~$280{\mu}m$ respectively. The improvement of spray characteristics in TBI injector can be obtained with assisted air. If $W_{A}/W_{L}$ was over 0.2, SMD of water can be made under $50{\mu}m$.