• 한국추진공학회지
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• 제13권2호
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• pp.1-8
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• 2009

횡단류로 펄스 분사되는 액체제트의 분무 특성을 연구하기 위하여 35.7 ~ 166.2Hz 범위의 분사 주파수와 횡단류 속도 42 ~ 136 m/s의 조건에서 실험을 수행하였다. 횡단 유동장에서 액체제트의 주된 분열 인자는 압력 펄스 주파수의 영향보다는 횡단류의 항력에 의존하며, 주기적인 압력 진동에 의해 횡단류로 분사된 액체제트는 상하 진동하는 특성을 나타냈다. 또한 액적의 집합체(liquid jet puff)가 횡단류 방향의 액체 제트 표면에 나타났으며, 이러한 두 가지 특성을 통해 유동장의 혼합을 예상할 수 있었다. 압력 펄스 주파수에 의한 SMD 특성은 연속 분사의 층상 구조와 다른 비층상 구조로 나타났으며, 체적 유속은 압력 펄스 주파수가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.1-10
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• 2018

본 연구에서는 횡단류 공기유동에 수직으로 분사되는 액체제트의 분열거리와 액주궤적에 대한 음향가진의 영향을 살펴보았다. 이를 위해 단공 원형노즐 분사기를 이용하여 동일한 횡단류 공기속도에서 분사압력과 음향가진의 크기를 변화시켜가며 수류실험을 수행하였다. 또한 음향가진 주파수 기준 12개의 위상각에서 분무 이미지를 얻어 위상각 변화에 따른 영향을 확인하였다. 실험결과 분열길이는 비가진 상태에 비해 음향가진 상태에서 전반적으로 감소하였지만 위상각에 따른 변화는 발견되지 않았다. 본 실험 범위 내에서 음향가진은 수직분사 액체제트의 액주궤적에 거의 영향을 주지 못하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권12호
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• pp.48-58
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• 2006

횡단류에 분사되는 액체 제트의 분무 및 연소 특성에 대한 수치적 연구를 수행하였다. 수치 계산을 위해 3차원의 분무 및 화학반응 유동 해석에 유용한 KIVA 코드를 횡단류에서의 분무 해석에 적합하도록 수정하여 사용하였다. 액주의 분열과 리거먼트 및 액적의 분열 현상을 해석하기 위하여 wave 모델과 KH-RT hybrid 모델이 사용되었다. 침투길이는 유입공기의 속도가 감소하거나 분사속도가 증가함에 따라 증가하였다. 유입공기의 속도가 증가할수록 계산결과의 오차가 크게 발생함을 알 수 있었다. 연소 특성에 대한 수치 해석으로 연소실 내부의 화염전파 형상과 국부지역에서의 온도및 공해 배출량에 대한 결과를 얻었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권2호
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• pp.218-225
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• 1999

Flow visualization study has been conducted to simulate the turbulent dispersion behavior of a crossflow jet physically under the conditions of various thermal stratification in a wind tunnel. A smoke jet with the constant ratio of the jet to freestream velocity is injected normally to the cross flow of the thermally stratified wind tunnel(TSWT) for flow visualization. The typical natures of the smoke dispersion under different thermal stratifications such as neutral, weakly stable, strongly stable, weakly unstable, strongly unstable and inversion layer are successfully reproduced in the TSWT. The Instantaneous velocity and temperature fluctuations are measured by using a cold and hot-wire combination probe. The time averaged dispersion behaviors, the centerline trajectories, the spreading angles and the virtual origins of the cross jet are deduced from the edge detected images with respect to the stability parameter. All the general characteristics of the turbulent dispersion behavior reveal that the definitely different dispersion mechanisms are inherent in both stable and unstable conditions. It is conjectured that the turbulent statistics obtained in the various stability conditions quantitatively demonstrate the vertical scalar flux plays a key role in the turbulent dispersion behavior.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권2호
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• pp.161-169
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• 2006

The spray characteristics of liquid jet in cross flow with variation of injection angle are numerically studied. Numerical analysis was carried out using KIVA code, which was modified to be suitable for simulating liquid jet ejected into cross flow. Wave model and Kelvin-Helmholtz(KH)/Rayleigh-Taylor(RT) hybrid model were used for the purpose of analyzing liquid column, ligament, and the breakup of droplet. Numerical results were compared with experimental data in order to verify the reliability of the physical model. Liquid jet penetration length, volume flux, droplet velocity profile and SMD were obtained. Penetration length increases as flow velocity decreases and injection velocity increases. From the bottom wall, the SMD increases as vertical distance increases. Also the SMD decreases as injection angle increases.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권3호
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• pp.382-389
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• 2000

The instantaneous and ensemble averaged flow characteristics of a round jet issuing normally into a crossflow was studied using a flow visualization technique and Particle Image Velocimetry measurements. Experiments were performed at a jet-to-crossflow velocity ratio, 3.3, and two Reynolds numbers, 1050 and 2100, based on crossflow velocity and jet diameter. Instantaneous laser tomographic images of the vertical center plane of the crossflow jet showed that there exist very different natures in the flow structures of the near field jet even though the velocity ratio is the same. It was found that the shear layer becomes much thicker when the Reynolds number is 2100 due to the strong entrainment of the inviscid fluid by turbulent interaction between the jet and crossflow. The mean and second order statistics were calculated by ensemble averaging over 1000 realizations of instantaneous velocity fields. The detail characteristics of mean flow field, stream wise and vertical r.m.s. velocity fluctuations, and Reynolds shear stress distributions were presented. The new PlV results were compared with those from previous experimental and LES studies.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권3호
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• pp.394-401
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• 2002

The instantaneous flow characteristics of a round jet issuing normally into a crossflow has been studied using a flow visualization technique and particle image velocimetry. The effects of parameters such as jet inflow profile and turbulence intensity of the jet are evaluated for various Reynolds numbers in range between 735 and 3150, which are based on the crossflow velocity and jet-pipe diameter. The jet-to-crossflow velocity ratio is fixed at the value of 3.3. Instantaneous later tomographic images of the symmetry plane of the crossflow jet show that there exist very different natures in the flow structures of the near-field of the jet even though the velocity ratio is same. It is found that when the turbulence intensity of jet is elevated, the shear layer becomes much thicker due to the strong entrainment of the ambient fluid by turbulent interaction between the jet and crossflow. The detailed characteristics of instantaneous velocity and vorticity fields are presented to illustrate the effects of the above parameters on the vertical structures of the crossflow jet.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권11호
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• pp.1434-1443
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• 1999

The turbulent fluctuations of temperature and two components of velocity have been measured with hot- and cold-wires in the Thermally Stratified Wind Tunnel(TSWT). Using the fin-tube heat exchanger type heaters and the neural network control algorithm, both stable ($dT/dz=109.4^{\circ}C$) and unstable ($dT/dz=-49.1^{\circ}C$) stratifications were realized. An ambient air jet was issued normally into the cross flow($U_{\infty}=1.0 m/s$) from a round nozzle(d = 6 mm) flushed at the bottom waII of the wind tunnel with the velocity ratio of $5.8(U_{jet}/U_{\infty})$. The characteristics of turbulent dispersion in the cross flow jet are found to change drastically depending on the thermal stratification. Especially, in the unstable condition, the vertical velocity fluctuation increases very rapidly at downstream of jet. The fluctuation velocity spectra and velocity-temperature cospectra along the jet centerline were obtained and compared. In the case of stable stratification, the heat flux cospectra changes Its sign from a certain point at the far field because of the restratification phenomenon. It is inferred that the main reason in the difference between the vertical heat fluxes is caused by the different length scales of the large eddy motions. The turbulent kinetic energy and scalar dissipation rates were estimated using partially non-isotropic and isotropic turbulent approximation. In the unstable case, the turbulent energy dissipation decreases more rapidly with the downstream distance than in the stable case.

• 한국추진공학회지
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• 제14권2호
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• pp.1-9
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• 2010

난류 유동장으로 분사되는 액체 제트의 액주 분열과 액적 미립화 현상에 관한 LES를 수행하였다. 기체상태의 공기 유동해석에 Eulerian 해법을 사용하고, 액적 추적을 위하여 Lagrangian 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동(two phase flow) 해석을 수행하였다. 액적 분열 과정 모사에 blob-KH 분열 모델을 적용하여 액주와 액적의 분열이 관찰되었다. 일정한 공기 유동 조건에서 액체 분사 속도 변화를 통한 액체-기체 운동량 플럭스 비의 변화에 따른 액체 제트의 침투깊이를 조사하였으며 실험결과와 유사함을 알 수 있었다. 분사 제트의 분열에 따라 유동장에 존재하는 액적의 분포를 Sauter 평균 입경(SMD)의 분석을 통해 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.320-324
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• 2017

아음속 공기유동으로 수직분사하는 액체제트에 대하여 오리피스 형상이 달라질 경우, 분무특성에 어떠한 영향을 미치는지 실험적으로 연구하였다. 서로 다른 오리피스 길이 대 직경비와 타원형 노즐의 종횡비를 갖는 분사기들을 제작하여 수직분사 실험을 진행하였다. 원형노즐과 타원형 노즐에서의 분열길이를 비교하였으며, 타원형 노즐에서의 분열길이는 모든 실험조건에서 원형노즐에 비해 줄어들었다. 캐비테이션과 수력튀김 현상이 분사기 내부에 발달되는 분무차압 조건의 경우, 두 노즐 모두 분열길이가 감소하였다. 액주궤적의 경우, 장축으로부터 분무되는 액체제트가 횡방향 공기유동에 수직으로 부딪혀 나가는 경우가 액주의 궤적이 단축에 비해 더 휘어지며, 침투높이가 낮아진다.