• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2012.04a
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• pp.77-80
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• 2012

초음속 흡입구는 설계점에서 안정적으로 작동하지만 설계점 밖에서는 엔진성능이 급격히 감소하거나 층 격파 불안정 문제가 발생할 수 있다. 초음속 흡입구의 일반적인 특성을 파악하기 위해 2단 꺾임각을 갖는 외부 압축식 2차원 흡입구를 설계하고 EDISON_열유체 시스템을 이용하여 최종적으로 설계 마하수 2.5에서 작동하는 형상을 얻었다. 그러나 설계 마하수 이하의 영역에서는 충격파-경계층, 충격파간 상호작용으로 인해 유동에서 박리가 발생하고 최종적으로 흡입구 목을 질식시켜 아임계 상태로 천이된다. 이를 해결하기 위해 유동 제어 방법 중 하나인 bleeding을 이용하여 경계층을 제거하거나 유동의 박리를 방지하여 충격파를 cowl lip 전방에 안정하게 고정시킬 수 있었으며, 결과적으로 목적하였던 마하수 2.0에서 2.5에 이르는 작동 영역에서 강건하게 운용될 수 있는 초음속 흡입구를 설계하였다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.9 no.3
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• pp.16-22
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• 1987

직접분사식 디젤기관의 성능과 배기가스 문제에 여향을 주는 실린더 내에서의 연소형태는 크게 연료분사계와 흡입공기 유동계 두 가지에 의해 결정된다. 즉 분사율, 부사시기, 분무형태와 같은 분사계의 특성과 공기선회, 스퀴시(squish), 난류와 같은 공기 유동 특성에 의하여 연소형태가 결 정된다. 이러한 복잡한 연소형테를 기관 특성에 맞게 조정한다는 것은 대단히 어려운 문제인데 이것은 연료화 공기의 혼합이 연소실형상과 흡기계의 형상에 큰 영향을 받으며 연료가 액체 상 태로 연소실내로 들어와 분무과정을 통하여 증발이 되어야만 연소가 가능하기 때문이다. 특히 흡입공기 유동계에 있어서 현재의 직접 분사식 대젤기관의 흡입구 형상은 흡입공기의 운동에너 지에 모멘트를 가하여 연소실내에서 공기의 선희(swirl)를 발생시켜 줌으로써 연료와 공기의 혼 합기를 형성시키는 Helical type이 많이 이용되고 있다. 그러나 기관 성능과 배기가스 특히 NOx는 상반관계를 이루기 때문에 연소실내로 들어오는 흡입공기의 선희강도(swirl ratio)를 너무 강하게만 한다고 하여 좋은 결과를 얻을 수는 없다. 따라서 설계하고자 하는 각 기관에 있어서 요구되는 성능과 배기가스 문제를 만족하는 흡입공기의 선희강도가 얻어질 수 있도록 흡입구 형상을 설계한다는 것은 많은 연구와 경험이 요구되고 있다. 본 자료에서는 직접분사식 디젤기 관에 있어서 흡입공기의 최적 선희강도에 대한 설정방법과 흡입구 형상 설계를 위한 설계 이론 및 정상류 Rig test상에서의 흡입공기 선희강도의 평가방법을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.04a
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• pp.144-152
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• 2011

In order to investigate the operation performance behaviors of the UAV's propulsion system to be operated long time in high altitude, the engine performance tests, which are simulated in the altitude engine test facility should be needed. If the test is performed in a existing altitude engine test facility, additional test apparatuses are required. Among them a proper design of the inlet and exhaust ducts that may directly affect the engine performance is very important. If the design is not adequate, the engine performance loss due to the flow behavior change and the pressure loss may be not similar to the real engine performance. In this work, firstly the engine inlet and exhaust ducts to be mounted to the existing altitude facility are modelled in 3D and its flow behaviors and pressure losses are analyzed using a commercial CFD tool, ANSYS's CFX, and the engine performance with the duct losses is calculated using the performance analysis program developed by C. Kong et al. Finally, the optimized inlet and exhaust ducts' configurations are proposed through the repeated analyses of various duct configurations.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.10a
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• pp.14-14
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• 1999

액체 램제트 엔진의 특성은 흡입구를 통해 들어오는 유입공기의 상태에 따라 많이 달라진다. 흡입구에 들어오는 공기의 유입각이 일정각도를 넘어서면 유입공기의 왜곡이 심하여 정상적인 연소가 불가능 할 수 있다. 따라서 다양한 비행조건에 따른 램제트 엔진의 특성을 파악하기 위하여 외부 유입영역, 흡입구, 연소기, 노즐 및 출구 대기 영역을 함께 계산하여 유동 특성과 연소 특성을 파악하고자 하였다. 흡입구는 마하 2.0을 기준으로 설계하고, 4각 덕트에서 완만하게 원형 덕트로 변화되는 확대관의 형상으로 비행체에 붙어 있는 것으로 격자를 구성하였다. 흡입구에서의 유동 조건은 비행체을 지난 유속이 마하 2.0과 2.2의 경우에 대하여 수치 실험을 수행하였으며, 비반응 유동 해석과 연소가 있는 반응 유동해석 결과를 흡입구를 포함하지 않았던 선행 연구 결과들과 비교하였다. 유입각이 영 일 때의 흡입구를 포함한 계산 결과는 흡입구에서 생성되는 충격파에 의한 손실로 총압력이 흡입구를 포함하지 않았던 선행 연구 결과와 차이가 있었으나 유동 특성에는 큰 차이가 없었다. 그러나 유입각이 증가함에 따라 흡입구로 유입되는 공기의 량이 감소하고 그에 따른 유동의 왜곡이 심하여 연소특성에 변화를 보여 주었다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.59-59
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• 2002

램제트 추진기관은 압축과정을 별도의 부품 없이 형상에 의해서 감속하여 연소 압력비를 얻는다. 따라서 구동 마하수와 형상에 의해 흡입과정의 압축 효율이 결정된다. 설계점은 충분한 유량을 확보 할 수 있는 유량과 충격파 각을 조절하여 전압력 손실을 줄이도록 고려되어야 한다. 또한 연소가 일어나면 연소실 압력이 배압으로 작용하고 비행시에 받음각은 변하므로 이에 따른 성능 분석도 고려 되어야 할 사항이다. 본 연구는 국내에서 실험한 형상에 대해 수치계산을 수행하여 코드의 검증과 아울러 램제트 유동장의 수치적 시뮬레이션도 설계단계에서 하나의 도구로 이용할 수 있음을 보여준다. 실험에서는 배압 조건을 얻기 위해 유동 블록키지를 유로 내에 두어 상응하는 배압을 얻었지만 본 계산에서는 압력 경계조건을 직접 사용하였다. 유동이 비정상 특성을 가지므로 시간 정확도를 이차로 가지도록 이중시간 전진법을 사용하였다. 사용한 압력비는 충격파가 카울 끝에 닿는 임계상태에 가까운 12, 13, 14에 대해 계산을 수행하였고 부스터모드로 흡입구 끝이 막혀 있다가 램제트 모드로 바뀌어 연소실 압력이 위의 압력비라고 가정할 때의 비정상 천이 과정을 계산해 보았다. 본 계산은 흡입구 부분만을 떼어놓고 적절한 가정 하에 수행되었지만 연소실 내부도 비정상 특성을 가지므로 흡입구와 연소실을 동시에 같이 계산해야한다. 추후에 전체적인 계산을 진행하기 위한 전 단계로 흡입구 계산만을 수행하여 실험과 잘 일치하는 계산 결과를 얻었고 전체 계산을 위한 연구는 진행 중에 있다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.18 no.6
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• pp.1-10
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• 2014

The optimal method to intuitively and systematical design hypersonic intakes is reported. In Mach 7 flow condition, the hypersonic intake model designed by theoretical approach is corrected by CFD(Computational Fluid Dynamics) analysis based on viscous flow condition, leading to the optimum hypersonic intake model. For performance comparison with CFD analysis, the double ramp intake is superior to the single ramp intake. Furthermore, in the off-design condition, the performance of the designed hypersonic intake is little degraded.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.6 no.2
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• pp.65-74
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• 2002

Optimal supersonic diffuser shape of integrated rocket ramjet engine was derived which maximizes the total pressure recovery. Mass flux is considered as a design constraint and the second oblique shock angle of the external ramp, the cowl-lip angle and the throat area are selected as design variables. Refined response surface method through design space transformation technique was developed and employed, and high confidence level of the regression model could be obtained. Genetic algorithm was implemented for both system optimizer and subspace regression model optimization. Virtual nozzle was located at the end of throat to adjust the back pressure. With only 20 aerodynamic analyses, optimal supersonic diffuser shape which has 14% improved total pressure recovery characteristics was successfully designed.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2015.03a
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• pp.612-617
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• 2015

초음속 흡입구는 고속 비행에서 발생하는 충격파를 이용하여 제트엔진 내부에 유입되는 공기를 압축시키는 구조로써 주로 램제트와 스크램제트 엔진에 적용되어 연구개발이 진행되어 왔으며 현재는 미사일의 추진체 개발에도 응용되고 있다. 초음속 영역에서의 흡입구는 cone 모양의 스파이크 구조를 통해 경사충격파가 생성되어 외부에서의 공기압축을 먼저 거치게 된다. 본 연구에서는 EDISON CFD를 이용하여 외부압축 초음속 흡입구 주위의 공기유동을 해석하고 Cubbison, R.W.의 풍동실험 결과와 비교 분석하였다. 초음속 흡입구 주위의 유동을 2D 축대칭 압축성 유동으로 가정하고 EDISON CFD의 2D_Comp_P 솔버를 사용하여 수치해석을 수행하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.34 no.9
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• pp.11-19
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• 2006

Design program was developed to determine the external shape of the supersonic axisymmetric inlet by combining conical flow solver and approximation technique of conical shock with gradient-based optimization algorithm. Inlet designs were carried out under various operation conditions through optimization with respectively two object functions which consist of pressure recovery and cowl drag and with constraints about shock position, cowl shape, and minimum throat area. New object function consisting of pressure recovery and drag of the external cowl was proposed and the optimized shapes from new object function were compared to the ones from the old object function which maximize only the pressure recovery. Through computations of inviscid and turbulent flow, was tested performance of the design program and performance estimated in design program agreed well with computation results for inlets designed under various flight conditions.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.388-391
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• 2012

Intake start characteristics of a Mach 5 scramjet engine were investigated experimentally. Intake unstart was observed. The model-facility interaction or excessive internal contraction ratio were attributed to this unstart. Intake start was achieved by changing the model position to remove the model-facility interaction, and by modifying the cowl to give smaller contraction ratio.