• 한국추진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.39-45
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• 2016

동축형 다공성재 분사기에서는 기체가 분사기 중심을 지나는 액체 제트 주위를 둘러싼 다공성재를 통해 액체 제트를 향해 분사된다. 분사 방법의 차이로 인한 전단동축 분사기와 동축형 다공성재 분사기의 분열 메커니즘 차이를 살펴보기 위해, 전단동축 분사기와 동축형 다공성재 분사기를 사용하여 수류시험과 2-D 축대칭 수치해석을 진행하였다. 같은 유량조건에서의 가시화 이미지와 분무 평균입경을 비교하였으며, 수치해석을 통해 분사기 내부에서의 속도 분포가 액체 제트에 어떤 영향을 끼치는지 고찰하였다. 결과적으로, 기체의 유량이 늘어날수록 분사기 내부 속도가 낮음에도 동축형 다공성재 분사기의 미립화 및 혼합 성능이 전단동축 분사기에 비해 유리함을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.104-105
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• 2012

기존의 2상유체 동축형 전단분사기에서 나타나는 분무 중심부에서의 혼합비 불균일 및 낮은 미립화 성능을 보완하기 위하여 다공성재를 적용한 새로운 형태의 동축형 다공성재 분사기를 착안하였다. 본 연구에서는 동일 질량유량조건에서 기체분사면적을 변화시켜 표면분사기체의 반경방향 운동량의 크기를 조절하였으며, 이에 따른 물-공기 모사추진제 수류시험에서의 분무특성에 대한 고찰을 수행하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.1-9
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• 2012

동축형 다공성재 분사기에서는 중심 액체제트 주위를 둘러싼 원통형 다공성재의 내부 표면에서 반경방향으로 분사된 기체가 중심액체제트와 상호작용을 하게 된다. 표면분사된 기체제트는 반경방향에서 축방향으로 발달하며, 그 과정에서 액체분무의 중심부까지 운동량을 효과적으로 전달하여 미립화 및 혼합 성능을 향상시킨다. 본 연구에서는 기체분사 면적 및 기체분사 질량유량을 변화시켜 각각 운동량 비 및 웨버수의 크기를 조절하였으며, 이에 따른 물-공기 모사추진제 수류시험에서의 분무특성에 대한 고찰을 수행하고 동일 스케일의 전단 동축형 분사기와의 비교 분석이 이루어졌으며, 동축형 다공성재 분사기에서 반경방향으로의 기체분사가 2상유체의 미립화/혼합에 긍정적인 영향을 주는 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.699-703
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• 2017

액체로켓엔진에 사용되는 동축 와류형 분사기의 유동특성을 알아보기 위해 closed-type과 open-type 단일 분사기에 대한 수치해석을 수행하였다. ANSYS FLUENT라는 상용프로그램을 이용하여 해석적인 연구를 수행하였다. 분사기는 리세스 길이가 다른 3개의 모델을 선정하였다. 분사기 접선 방향의 입구로 유입되는 질량유량에 따라서 분사기 유동특성이 어떻게 변하는지 알아보기 위하여 수치해석을 수행하였으며, 실험을 통해 측정된 결과를 비교 및 분석하였다. 수치해석을 통해 얻은 결과는 실험을 통해 얻은 분사기 전단에 작용하는 압력과 유량계수와 차이가 크지 않음을 알 수 있었다.

• 한국분무공학회지
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• 제26권1호
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• pp.9-17
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• 2021

Six shear coaxial injectors with different recess length and taper angle were manufactured. Cold-flow tests on the injectors were performed at room temperature and pressure using water and air as simulants. By changing the water mass flow rate and air mass flow rate, spray images were taken under single-injection and bi-injection. Breakup length and spray angle were analyzed from instantaneous and averaged spray images using image processing techniques. For all the injectors, the breakup length generally decreased as the momentum flux ratio increased at the same gas mass flow rate. The injectors with 7.5° taper angle usually had the longest breakup length and the smallest spray angle. When the taper angle was 15° or more, it hardly affected breakup length and spray angle. The recess length did not influence breakup length but its effect on spray angle depended on the taper angle.

• 한국분무공학회지
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• 제25권3호
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• pp.95-102
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• 2020

Six shear coaxial injectors for a 3 tonf-class liquid rocket engine using oxygen and methane as propellants were designed and manufactured by considering geometric design parameters such as a recess length and a taper angle. Cold-flow tests on the injectors were performed using water and air as simulants. By changing the water mass flow rate and air mass flow rate, the injection pressure drop under single-injection and bi-injection was measured. The discharge coefficients through the injector oxidizer-side and fuel-side were calculated and the discharge coefficient ratio between bi-injection and single-injection was obtained. Under single-injection, the recess served to reduce the injection pressure drop on the injector fuel-side. For the injectors without recess, the discharge coefficients under bi-injection were almost the same as those under single-injection. However, for the injectors with recess, the taper angle and bi-injection had a significant effect on the discharge coefficient.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.54-61
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• 2005

기체와 액체 추진제를 사용하는 동축형 분사기의 분무특성을 조사하기 위하여 shadow graph와 mechanical patternator, PDPA를 이용한 실험을 수행하였다. 차원해석 방법을 도입하여 운동량 플럭스 비(M)와 레이놀즈 수(Re)를 기체/액체 동축형 분무의 주요 변수로 설정하였고, 실험을 통하여 전단 및 스월 동축형 분무의 특성을 거시적 및 미시적 관점에서 비교분석하였는데, 기체 추진제의 영향력이 커지는 분사조건에서 전단 및 스월 동축형 분무의 거시적 특성이 유사해짐을 확인할 수 있었다. 또한, 본 연구에서는 미시적 분무특성에 대한 분석 결과로서 분무액적 크기와 분사조건 사이의 관계식도 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권7호
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• pp.675-682
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• 2013

전단 동축 분사기의 Inner-stage와 Outer-stage의 기체 분사 비율 변화에 따른 축방향 유동 분포 특성과 분무 분열 특성을 실험적으로 연구였다. 무차원 측정 거리를 Z/d=100까지 변화시킴에 따라 운동량 교환, 공기역학적 항력, 점성 혼합의 영향으로 완전 발달된 유동의 형태를 나타내었다. Inner-stage의 기체분사와 Outer-stage의 기체 분사의 영향은 Z/d=5 이내의 영역에서 간섭받지 않고 분무 초기에 Inner-stage에서 분사된 기체 전단력에 의해 분열됨을 파악할 수 있었으며, Z/d=10 이상의 영역에서 완전 발달된 유동으로 변화하며, 유동의 혼합이 진행됨을 관찰 할 수 있었다. Inner-stage의 운동량 플럭스 비 0.84 이내에서 Outer-stage의 운동량 플럭스 비가 증가함에 따라 SMD가 감소하는 경향을 나타내었으며, Inner-stage의 운동량 플럭스 비가 1.38 이상의 조건에서 SMD의 분포가 유사하게 나타나는 경향을 관찰할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.787-790
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• 2017

본 연구는 이원추진제 추력기(thruster)에 사용되는 메탄-산소 연소특성규명의 선행연구로서 모델연소실 내 전단동축형인젝터를 통해 분사된 기체메탄-기체산소 비예혼합화염의 연소안정한계 및 화염형상을 도출하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. DSLR 카메라를 이용하여 화염 직접이미지(direct image)를 촬영하였고, 이미지 후처리(post-processing)를 통해 연소특성파악 및 화염길이 정량화를 수행하였다. 그 결과, 산화제 레이놀즈 수($Re_o$)가 증가함에 따라 이론반응비(stoichiometric ratio)에서 안정된 화염이 발생하였고, 동일 인젝터직경 조건에서 난류화염의 길이가 늘어남을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.759-765
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• 2013

동축형 전단 분사기의 액적분포 균일도 및 혼합성능을 개선하기 위해 고안한 액체로켓 엔진용 동축형 다공성 분사기의 개발에 앞서 다공성재를 분사기에 적용하기 위해 다공성재를 통과하는 압축성 유체의 압력강하 특성을 파악하였다. Non-Darcy 유동의 압력강하는 점성력과 관성력으로 인한 손실을 포함하는 Forchheimer 방정식을 이용하여 도출할 수 있으며, 이 때 다공성재의 형상인자인 투과율과 관성력의 영향을 나타내는 Ergun 상수를 이용하여 다공성재를 통과하는 압축성 유체의 압력강하를 예측할 수 있다. 본 연구에서는 다공성재의 압력강하 특성을 나타내는 투과율와 Ergun 상수를 작동유체의 압력강하에 대한 함수로 나타내었으며, 최종적으로 이를 일반화하여 pore의 크기에 따라 압력강하를 예측할 수 있는 관계식을 도출하였다.