• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.2 no.3
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• pp.54-61
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• 1998

A numerical simulation is attempted for the regenerative cooling heat transfer processes of the liquid propellant rocket engine. The heat transfer from the combustion gases to the thrust chamber wall is called gas side heat transfer. This heat is conducted radially to the coolant through the carbon deposit and metallic wall of thrust chamber Finally, this heat is convected away by the coolant flowing along the passages in the thrust chamber. The equivalence of these three heat fluxes of the above processes is utilized to determine the coolant side wall temperature, gas side wall temperature and the heat flux. When the number and shape(width, height) of coolant passages, the shape(size) of thrust chamber, oxidant and fuel properties, coolant properties, oxidant/fuel mixture ratio, coolant inlet temperature, the thickness of carbon deposit formed along the thrust chamber wall during combustion are given, reasonable radial direction temperature distributions and heat fluxes along the thrust chamber axis are obtained.

• Fire Science and Engineering
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• v.33 no.1
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• pp.30-38
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• 2019

Mixing characteristics and backdraft dynamics were investigated using large eddy simulation for compartments initially filled with methane fuel. Four different opening geometries, i.e. conventional door opening case (Door) and the cases where horizontal door was implemented on the upper ($Slot_U$), middle ($Slot_M$) and lower part ($Slot_L$) of side wall, were considered in the simulations. For cases without ignition, the amounts of inflow oxygen and outflow fuel from the compartment opening were, from largest to smallest, Door > $Slot_U$ ~ $Slot_M$ > $Slot_L$. However, the fuel and oxygen were the best mixed for the $Slot_U$ case while the fuel and oxygen were not well mixed and in relatively separated two layers for the $Slot_L$ case. The global equivalence ratio defined by the amounts of fuel and oxygen in the compartment was not correlated reasonably with the peak pressure of backdraft. The peak pressure during backdraft was the highest for the $Slot_U$ case, a well mixed condition of fuel and air, and backdraft was not found for the $Slot_L$ where the pressure rise was not so high due to the mixing status. The peak pressures for the Door and $Slot_M$ cases were in between Door and $Slot_L$ cases. The peak pressure during backdraft was well correlated with the total amount of heat release until the instance of backdraft occurrence.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.11 no.6
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• pp.80-88
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• 1989

본 연구에서는 양산중인 배기량 2.4Liter, 간접분사방식의 소형 디젤엔진에서 연소방식을 직접 분사방식으로 연소계를 재설계하여, 간접분사방식과 직접분사방식에 따른 엔진성능상의 차이점을 비교 평가하고, 아울러 직접분사방식에서 연소실 형상과 연소 관련 주요 인자들의 변경시 엔 진성은에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 직접분사방식 엔진은 간접분사방식 엔진에 대해 동 일출력, 동일 Smoke 수준인 경우 10-15%의 연료소비 저감의 효과가 있고, 이에 따라 연소관련 부품의 열부하면에서도 유리하였으나, 소음 및 NOx 배출은 증가하는 것으로 나타났다. 직접분사 연소방식에서는 Deep Bowl 연소실 형태의 Cylindrical Type 과 Re-entrant Type 에서 연비와 Smoke 등을 고려한 최적 분사시기가 Re-entrant Type 에서 4.deg. CA정도 늦었으며, 각기 최적 분사시기에서 스옴, NOx를 비교한 결과 Re-entrant Type이 더 우수하였다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.33 no.6
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• pp.776-785
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• 2022

Hydrogen combustion in modern gas-turbine engine is the cutting edge technology as carbon-free energy conversion system. Flashback of hydrogen flame, however, is inevitable and critical specially for premixed hydrogen combustion. Therefore, this experimental investigation is conducted to understand flashback phenomenon in premixed hydrogen combustion. In order to investigate flashback characteristics in premixed hydrogen (H₂)/air flame, we focus on pressure conditions and nozzle shapes. In general, quenching distance reduces as pressure of combustion chamber increases, causing flashback from boundary layer near wall. The flashback regime for reference and modified candidate configurations can broadly appear with increasing combustion chamber pressure. The later one can improve flashback-resist by compensating flow velocity at wall. Also, improved wall flow velocity profile of suggested contraction nozzle prevents entire flashback but causes local flashback at nozzle exit.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.8-8
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• 1998

액체 추진제를 사용하는 연소기관내의 연소 불안정 현상에 대하여 수치적인 해석을 수행하였다 비정상 다차원 다상 유동장에 대한 Eulerian-Lagrangian 방법에 기반을 두고 수학적으로 모델 하였으며 속도-압력-밀도에 대한 결합메커니즘은 개선된 PISO 알고리즘을 사용하여 처리하였다. 연소실의 기하학적 형상 및 추진제의 분무조건이 액체 연료 추진기관의 연소 불안정 현상에 미치는 영향을 체계적으로 해석하였으며 액체 추진제의 증발 특성이 연소 불안정 현상의 Driving Mechanism에 미치는 영향을 상세히 분석하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.42 no.1
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• pp.29-36
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• 2014

Hybrid rocket displays many different low frequency pressure oscillations during combustion. Thermal lag between solid and gas phase is the primary mechanism to trigger low frequency pressure oscillations of around 10Hz, and Helmholtz or $L^*$ mode also produces other types of low frequency oscillations above 10 Hz which is associated with the change in combustion volume. Since the flow characteristics in hybrid rocket is very similar to those in solid rocket combustion, it is not surprising to observe similar pressure oscillation behaviors. Experimental test shows that combustion pressure suddenly turns into to a big amplitude oscillation around 10Hz then followed by returning to an original pressure level after a short period combustion. Further investigations show that this instability is independent of the change in O/F ratio at all. One of the possible candidates is the vortex shedding dynamics over the backward step in the post combustion chamber. It is required to investigate the low frequency oscillation mechanism in the future study.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.8
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• pp.1552-1565
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• 1992

Three dimensional numerical calculations were carried out for two different combustion chambers with the offset valve in order to investigate the swirl and the squish effects on the flow fields. The modified K-.epsilon. turbulence model considering the change of the density under the condition of the rapid compression and expansion of the pistion was used. During the compression process, it was found that the squish flow which controls the subsequent combustion process was produced due to the piston bowl in the bowl piston type combustion chambers but not for the flat piston type. The swirl velocity close to the solid body rotation was maintained in the flat piston type combustion chambers, but for the bowl piston type a resulting from the change of the solid body rotation was generated in the radial-circumferential plane. For the swirl ratio effect, as the swirl ratio increases, it was found that a large and strong vortex was generated in the radial-circumferential plane of bowl piston type combustion chambers because of the strong inward flows from the combustion chamber wall. These computational results were compared with the results of LDA measurement.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2000.11a
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• pp.207-209
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• 2000

GDI(Gasoline Direct Injection) 기관은 전체적으로 희박한 영역에서 작동되기 때문에 저연비, 고출력화 및 배기유해가스 저감에 매우 유리하다. GDI 기관에 있어서 희박연소를 실현하고자 한 연구는 공기유동 강화방식, 연소실 형상의 최적화, 부실식 연소, 분사된 연료의 미립화, 흡기포트의 형상 변화, 운전조건 변화에 따른 분사전략의 변화 등 그 방식도 다양하며,$^{<1-5>}$ 최근엔 이러한 각 방식들의 장점들을 적절히 활용하고 이에 따라 각기 고유한 모델을 채택하여 접근하려는 시도를 하고 있다$^{<6>}$ . (중략)

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.2-2
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• 1999

액체추진제 로켓엔진에서 분사기의 미립화 및 혼합 특성과 그에 따른 연소 특성은 성능과 안정성을 결정하는 중요한 파라미터이며 분사기는 제한된 설계 조건하에서 최대의 열방출율을 발휘하도록 설계되어야 한다. 여기서 연소효율은 연료와 산화제의 혼합특성과 충돌 분무의 미립화의 정도에 의해 결정되므로 충돌 분무 유동성의 혼합, 미립화 특성과 이에 따른 인조성능 특성을 명확하게 밝힘으로써 최대 엔진성능을 위한 설계가 가능하게 된다. 분사기의 설계에는 분사요소형태, 분사공의 형상 및 유동시스템 등이 포함되며 특히 분사요소 형태의 선택에는 추진제, 연소실냉각방법, 연소실 형상, 자동조건 및 엔진의 수명 등이 중요한 제한조건으로 고려된다. 이런 형태의 분사 요소들 중, 충돌형 분사기는 저장성 추진제를 사용하는 중, 저추력의 액체추진제 로켓엔진에 주로 사용된다. 이 분사형태는 미립화 성능이 높지 않고, 분사공 직경 및 운동량비에 따른 혼합성능이 만감하며 blow apart 등에 의한 열부하 혹은 안정성에 대한 문제가 있으나 양호한 혼합효율, 신뢰성과 제작의 용이함으로 인하여 광범위하게 사용된다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.11-11
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• 1999

액체 램제트 연소기는 흡입공기와 분무, 혼합 그리고 이에 따른 연소 등 일련의 과정에 따라 다수의 복잡한 현상들이 상호 밀접하게 관련되어 있다. 본 연구에서는 액체 램제트 연소기내의 유동특성을 파악하기 위해서 2차원 및 3차원 연소기 형상에 대해서 수치적 실험을 수행하였으며, 격자구성은 연소기에 공기를 공급하고 연료를 분무하는 공기 유입관 영역과 연소실 영역, 그리고 출구 대기 영역으로 나누어 독자적으로 격자를 생성시켰다. 2차원과 3차원 유동해석을 비교하였고 분무모델의 적용에 따른 연소특성 및 분사위치에 따른 연소특성을 비교하였다. 유동해석 결과 2차원과 3차원의 유동특성은 달랐으며, 분무모델을 적용해야 정확한 연소 유동 현상을 예측할 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 유입관의 안쪽에 연료의 분사위치를 준 경우가 연소의 안정화에 필요한 재순환영역으로의 연료의 혼합이 잘 되어 유입관 바깥쪽에 연료를 분사시키는 것보다 좋은 분사위치임을 알 수 있었다.