• Journal of the KSME
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• v.56 no.9
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• pp.49-53
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• 2016

액체로켓엔진은 연소실의 온도가 약 3,600K로서 냉각시스템은 필수적이다. 지금까지 대표적으로 사용되어온 냉각방법은 재생냉각과 막냉각으로 아임계압력에서 다양한 실험연구에 의해서 설계가 진행되어 왔다. 아임계압력에서 얻어진 유동구조 이해 및 설계경험식은 초임계 압력에서는 물성치가 급격히 변하기 때문에 재정립될 필요가 있다. 특히 열전달 성능을 좌우하는 난류유동구조가 크게 바뀌기 때문에 초임계 유체에 대한 난류유동 및 열전달연구가 진행될 필요가 있다. 이 글에서는 초임계 압력조건에서 난류열전달 연구동향을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.17-17
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• 1998

연소반응을 가지는 후류(wake)는 가스터빈 연소실의 flame holder 등에서 발생한다. 후류유동의 안정성 혹은 불안정성은 이러한 유동에 있어서 많은 영향을 끼치므로 상당히 중요하다. 본 연구는 위와 같이 연소 반응에 의한 밀도구배를 가지는 후류유동에 대하여 불안정성 해석을 수행하였다. 교란에 대한 지배방정식은 Navier-Stokes 방정식에서 점성항을 제외한 Euler 방정식을 고려하였다. 충류유동의 압력은 일정하다고 가정하였다. 교란 방정식을 유도하기 위하여 충류 유동이 평행하여 유동 방향에 수직한 방향의 구배만이 존재한다고 가정하였다. 모든 변수들은 충류 유동의 값과 움직이는 파장의 형태를 가지는 작은 교란의 합으로 생각하여 압력에 대한 교란방정식을 구하며, shooting법과 Newton-Raphson법에 근거를 두는 반복법을 사용하여 풀었다. 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 비압축성의 경우 우선 Gaussian Profile 가정함과 동시에 연소반응을 포함하는 유동장을 보다 정확히 구하기 위하여 Navier-Stokes 방정식으로부터 구한 결과를 사용하였다. 연소반응을 포함하는 유동장을 구할 때에는 해석상 편의를 위해 예혼합물질은 이상기체로, 화학반응은 1단계의 비가역반응으로 가정하였으며, 반응열로 인한 부력의 효과는 무시하였다. 위와 같은 유동장을 가지고 불안정성 해석을 수행한 결과 후류유동은 두 개의 변곡점을 가지며 sinuous 모드와 varicose모드의 두 개의 불안정성 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.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.05a
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• pp.149-152
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• 2008

Effects of chamber configuration on combustion characteristic velocity of full-scale combustion chamber for 30-tonf-class liquid rocket engine were studied. The configurations of combustion chamber are ablative and channel cooling chamber (${\varepsilon}$=3.2) which have detachable mixing head, and single body regenerative cooling chamber which has nozzle expansion ratio of 3.5 and 12, respectively. The combustion chambers have chamber pressure of 53${\sim}$60 bar and propellant mass flow rate of 89 kg/s, and the injectors of all combustion chamber have recess number 1.0 and double-swirl characteristics. The hot firing test results at design point show that the combustion characteristic velocity of the regenerative cooling chamber which has nozzle expansion ratio of 12 is higher than that of other combustion chambers. The reasons for the above result are the increases of combustion pressure and enthalpy of kerosene which is heated due to cooling of the chamber wall before injection into the combustion field.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.6
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• pp.810-820
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• 1985

배기 decoupling chamber룰 갖고 있는 맥동 연소 급수가열기에 대한 수학적인 모델링과 관련된 컴퓨터 시뮬레이션을 하였고, 이 때 계에 대한 맥동 현상과 관련된 열적 및 동적 특성을 고려 였다. 시뮬레이션결과 시동기간에 대한 계의 각 부분에서 일어나는 열전달, 압력 및 온도를 구 였고 또한 해석의 제한성과 개선의 필요성을 논의하였다. 이 연구에서 얻어진 결과는 도관에서 맥동에 의한 대류열전달을 예측하기 위한 모델을 세우는데 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.8-8
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• 1999

2-유체 인젝터의 분무연소에 대한 통찰 및 구조에 대한 이해와 연료-공기 혼합과 연소반응의 물리적 이해에 필요한 수치적 모델의 개발 및 검증을 위해서는 2유체 시스템에서 액체 및 기체 각각의 기본적 특성인 액적크기, 액적속도, 액적의 질량플럭스(flux), 가스상의 속도측정 등이 필요하다. 특히, 액체분무에서는 액적의 크기를 예측하는 것이 매우 중요한 과제이며, 액적의 크기에 영향을 주는 인자들로는 노즐의 형태, 분사액체의 물성치(점도, 표면장력, 밀도), 주위기체의 조건(온도, 압력, 응축과 증발현상), 분사압력 등이 있다. 그러나, 실제 분무액적의 크기는 분포를 가지므로 같은 SMD를 가지더라도 그 분포의 정도는 크게 다를 수 있어 결과적으로 분무액적의 크기를 평균값만으로 표현하는 것은 불충분할 뿐만 아니라 그 적용에도 한계를 가지게 된다. 따라서 분무액적의 평균크기와 함께 그 분포의 정도 등을 함께 나타내려는 시도가 많은 과학자들에 의하여 연구되었다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.1
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• pp.108-115
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• 2019

The thermal response of elastomeric insulators used as protection against high-temperature and high-pressure combustion gases varies depending on their composition and thermal environment conditions. In this paper, the thermal response characteristics of elastomeric insulators in different mixing environments were compared. Tests to determine thermal protection performance were carried out using a thermal protection rubber evaluation motor(TPREM), combustion gas velocities of 20 m/s and 100 m/s were tested at a chamber pressure of 1,000 psig. The pressure time curve of the chamber, the temperature time curve of the internal materials, the residual thickness and the thermal destruction depth of the test specimens were obtained. The results showed that the thermal protection performance of elastomeric insulators in different mixing environments was similar.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.05a
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• pp.353-358
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• 2008

Inha Rocket Research Institute has made the igniter that is combination of black powder and PVA polymer for ignition small rocket. But recent igniter is not satisfy because of the performance of igniter is not identified. So, we confirmed requirement of igniter by comparing of ratio of black powder and PVA through experimental method. Especially we studied with ignition temperature for propellant and stable combustion pressure that is requirements of propellant. We can know the tendency of combustion properties by ratio of oxidizer and combustion catalyst through changing of temperature and pressure of exhaust gas of igniter.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.6 no.2
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• pp.14-19
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• 1984

종래에 많이 사용된 각양의 계측 방법을 일일이 설명하는 것은 본 해설의 목적이 아니기 때문에 개략적으로 분류하여 설명하면 다음과 같다. 1) 시간 평균유속은 주로 프로브(probe)를 경유하여 동압과 정압의 측정에 의하여 수행되어 왔다. 연소반응이 있으면 밀도의 변화가 있게 되는데 밀도는 후술하는 농도의 계측과 온도의 계측에 의하여 정해져 동압과 정압으로부터 유속으로 변환된다. 시간분해능이 높은 비접촉식(직접 프 로브를 측정부에 삽입하지 않는 방법) 유속측정이 가능한 방법으로는 레이저 도플러 유속계 (Laser Doppler Velocimetry, 이하 LDV로 표현)를 들 수 있다. LDV는 압력측정에 의한 유속 산출법에서와 같은 온도 및 농도 등의 부수적인 계측이 필요없이, 직접 유속을 검출할 수 있으며 또한 검정이 필요없는 절대유속 측정이 가능하며 현재 연소반응이 있는 흐름에 대한 대부분의 연구에 적용되고 있는 실정이다. 2) 시간평균 화학종 농도측정에 가장 많이 쓰이는 방법은, 연소가스를 채취하여 가스 크로마토 그라프(Gas Chromatograph)로 분석하는 것을 들 수 있다. 한편, 시간 분해능이 높은 화학종 농 도의 계측은 레이저를 사용하여 각 화학종의 발광, 산란 및 흡수성을 이용, 측정한다. 3) 온도측정은 대부분 열전대를 사용하고 있다. 그러나 이 방법은 직접 프로브를 삽입해야 하므로 사용한계의 범위가 지극히 좁으며, 연소반응이 일어나므로 프로브 자체의 촉매반응 및 복사 열전달에 의한 보정 등이 사용상 큰 문제로 제기된다. 그러나 최근 레이저 이용기술의 발달로 (2)항에서의 농도 계측과 같이 반응기체의 온도 및 성분의 동시측정이 가능한 방법도 점차 현 실화 되어가고 있다. 그 대표적인 예로 CARS법(Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy)을 들 수 있다. 이상으로부터 연소반응이 일어나는 흐름에서의 각종 계측에서는, 비접촉 측정의 가능성과 시간 공간 분해능의 특징으로 미루어 앞으로는 레이저를 이용한 계측 방법이 그 주류를 이룰 것으로 사료된다. 우선 본 해설은 기체의 온도 및 농도의 광학적 측정방법중 Raman산란광 검출법에 대하여 실제로 측정하는 입장에서 간단히 소개한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.1
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• pp.15-23
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• 2019

In this study, an extinguishment model of a three-dimensional solid propellant rocket was developed by combustion and fast depressurization to control the thrust of a solid rocket. Computational fluid dynamics simulation was carried out to ascertain the change in flow patterns in the combustion chamber and the extinguishment process by using a pintle. An ammonium perchloride was used as the target propellant and the dynamic behavior of its major parameters such as temperature, pressure, and burning rate was predicted using the combustion model. The dynamic behavior of the combustion chamber was confirmed by fast depressurization from an initial pressure of 7 MPa to a final pressure of 2.5 MPa at a depressurization rate of approximately -912 MPa/s.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.8 no.2
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• pp.10-17
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• 2004

The results of the combustion performance tests of gas generator which supplies hot gas into the turbine of turbo-pump for liquid rocket engine and uses LOx and kerosene as propellant are described. The gas generator consists of a injector head with F-O-F impinging injector, a water cooled combustion chamber, a gas torch igniter, a turbulence ring and an instrument ring. The effect of turbulence ring and combustion chamber length on performance of gas generator are investigated. The ignition and combustion at design point are stable and the pressure and gas temperature at gas generator exit meets the target. The turbulence ring installed at middle of chamber effectively mixes hot gas with cold gas and the effect of residence time of hot gas in gas generator on combustion efficiency is small. Test results show that the main parameter controlling the gas temperature at gas generator exit is overall O/F ratio.