• 제목/요약/키워드: Finite-Rate Chemistry

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액체 로켓엔진에서 선형 연소 안정한계에 미치는 유한화학반응 및 막냉각 효과 (Effects of Finite-Rate Chemistry and Film Cooling on Linear Combustion-Stability Limit in Liquid Rocket Engine)

  • 손채훈;박이선;문윤완;김홍집;오화영;허환일
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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    • pp.189-193
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    • 2005
  • 로켓엔진에서 선형 연소 안정한계에 미치는 유한화학반응의 열적 효과와 막냉각 효과를 조사하였다. 안정한계를 평가하기위해 3차원 연소실에서 유한화학반응을 채택한 반응 유동장 계산으로부터 구한 유동변수들을 사용하였다. 주요 유동변수들의 값은 유한화학반응 모델의 채택으로 인해 상당히 달라졌으며 결과적으로 안정한계도 수정되었다. 유한화학반응은 열적 관점에서 안정성 향상에 기여함을 알았다. 또한, 막냉각을 한 경우, 안정성 경향이 향상됨을 알 수 있었다.

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액체 로켓엔진에서 선형 연소 안정한계에 미치는 유한화학반응 및 막냉각 효과 (Effects of Finite-Rate Chemistry and Film Cooling on Linear Combustion-Stability Limit in Liquid Rocket Engine)

  • 손채훈;김홍집;허환일;박이선;문윤완
    • 한국항공우주학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.75-81
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    • 2006
  • 로켓엔진에서 선형 연소 안정한계에 미치는 유한화학반응의 열적 효과와 막냉각 효과를 조사하였다. 안정한계를 평가하기위해 3차원 연소실에서 유한화학반응을 채택한 반응 유동장 계산으로부터 구한 유동변수들을 사용하였다. 주요 유동변수들의 값은 유한화학반응 모델의 채택으로 인해 상당히 달라졌으며 결과적으로 안정한계도 수정되었다. 유한화학반응은 열적 관점에서 안정성 향상에 기여함을 알았다. 또한 막냉각을 한 경우, 안정성 경향이 향상됨을 알 수 있었다.

논문 : 유한속도 화학반응을 고려한 초음속 로켓의 플룸 유동장 해석 (Papers : Analysis of Supersonic Rocket Plume Flowfield with Finite - Rate Chemical Reactions)

  • 최환석;문윤완;최정열
    • 한국항공우주학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.114-123
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    • 2002
  • 케로신/액체산소 추진기관을 갖는 초음속 로켓의 플룸 유동장을 9 화학종 14 반응 모델과 연계된 레이놀즈 평균 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 해석하였다. 유한속도 화학반응이 플룸 유동장에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 그 결과를 화학적 동결유동 해석 결과와 비교하였다. 계산은 상용 CFD 소프트웨어인 FLUENT 5를 이용하여 수행하였다. 반응 유동 해석 결과는 노즐 내부에서의 화학반응에 따른 연소가스의 온도 증가로 인해 전체적으로 동결유동에 비해 더 높은 온도장을 나타내었다. 플룸에서의 모든 화학반응은 전단류와 배럴 충격파 반사지점 후방의 고온 영역에 국한되어 일어났으며 본 해석의 경우 플룸내에서의 유한속도 화학반응이 유동에 미치는 영향은 미약한 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서 이루어진 유한속도 화학반응을 고려한 플룸 해석을 통하여 플룸에서의 주된 화학 반응 및 이들의 반응 메커니즘을 확인할 수 있었다.

유한화학반응 연소 모델을 고려한 스크램제트 엔진의 성능설계 기법 (Performance Design Techniques for Scramjet Engines with Finite-rate Chemistry Combustion Models)

  • 김선경;서봉균;김성진;성홍계;변종렬;윤현걸
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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    • pp.401-405
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    • 2010
  • 스크램제트 엔진에 대한 주요 성능설계기법에 대한 연구를 통해 효율적인 해석모델을 제시하였다. 초음속 흡입구의 설계에 있어 최대 전압력회복률을 얻기 위한 Oswatisch의 설계기준을 적용하여 흡입구의 압축각도를 설계하였다. 초음속 연소기의 해석을 위해 준 1차원 해석모델을 제시하였으며, 이에 화학평형 모델 및 유한화학반응 모델의 두 연소모델을 적용함으로서 그 결과를 비교분석하였다. 또한 Starkey의 Waverider에 대한 1차원 해석결과와 비교를 통해 연소모델의 결과를 검증하였다. 가상의 설계조건에 대한 엔진의 성능해석을 수행함으로서 모델의 적용가능성을 확인하였다.

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Numerical Simulation of Laminar Reacting Flows Using Unstructured Finite Volume Method With Adaptive Refinement

  • Kang, Sung-Mo;Kim, Hoo-Joong;Kim, Yong-Mo
    • 한국연소학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.15-22
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    • 2001
  • A pressure-based, unstructured finite volume method has been applied to couple the chemical kinetics and fluid dynamics and to capture effectively and accurately the steep gradient flame field. The pressure-velocity coupling is handled by two methodologies including the pressure-correction algorithm and the projection scheme. A stiff, operator-split projection scheme for the detailed nonequilibrium chemistry has been employed to treat the stiff reaction source terms. The conservative form of the governing equations are integrated over a cell-centered control volume with collocated storage for all transport variables. Computations using detailed chemistry and variable transport properties were performed for two laminar reacting flows: a counterflow hydrogen-air diffusion flame and a lifted methane-air triple flame. Numerical results favorably agree with measurements in terms of the detailed flame structure.

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Application of Reaction Path Smoluchowski Equation Formalism to the Photoisomerization of Trans-Stilbene

  • Kim, Dong-Sup;Lee, Sang-Youb
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제12권6호
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    • pp.692-698
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    • 1991
  • The reaction path Smoluchowski equation approach developed in a recent work to calculate the rate constant for a diffusive multidimensional barrier crossing process is extended to incorporate the configuration-dependent diffusion matrix. The resulting formalism is then applied to the investigation of stilbene photoisomerization dynamics. Adapting a model two-dimensional potential and a model diffusion matrix proposed by Agmon and Kosloff [J. Phys. Chem.,91 (1987) 1988], we derive an eigenvalue equlation for the relaxation rate constant of the stilbene photoisomerization. This eigenvalue equation is solved numerically by using the finite element method. The advantages and limitations of the present method are discussed.

외부연소를 고려한 기저유동 (Base Flow with External Combustion)

  • 신재렬;최정열
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.92-97
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    • 2007
  • Numerical simulations were carried out to investigate the base drag characteristics of a base bleed projectile with a central propulsive jet by considering the base burning process. Overall fluid dynamic process is modeled by Navier-Stokes equations for reacting flows with two-equation $k-{\omega}$ SST turbulence closure. The combustion process is modeled by finite-rate chemistry with a given partially burned exit condition of the BBU (base-bleed unit). Besides the demonstrating the capability of the present CFD solver for the base drag and the interaction of the base flow with a rocket plume, present study gives an insight into the fluid dynamics and the combustion process of the hybrid-propulsion projectile.

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Probe Diffusion in Polymer Solutions by Forced Rayleigh Scattering

  • Jaeyung Lee;Taiho Park;Jungmoon Sung;Sangwook Park;Taihyun Chang
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제12권5호
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    • pp.569-574
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    • 1991
  • Methyl red diffusion in polymer solutions was studied by a transient holographic method, forced Rayleigh scattering. In semi-dilute solutions of a polystyrene, where no specific interaction with the probe exists, we found within experimental uncertainty that the retardation of diffusion rate of methyl red is independent of the solvents used. This indicates that the hydrodynamic interaction in polymer coils is not affected by the nature of solvents enough to exhibit a detectable change in the diffusion rate of the probe. On the other hand, a substantial reduction of diffusion rate was observed in poly(methyl methacrylate) solutions in toluene. Together with the similar observation reported with poly(vinyl acetate), it is confirmed that hydrogen bond between the probe and the polymer is responsible for the retarded diffusion. The decay-growth-decay profile found in this system reveals a finite difference in diffusion coefficients of cis and trans isomer of methyl red. We estimate the difference and suggest that the cis isomer interacts with the polymer more strongly than the trans isomer.

발열성 유출류와 제트를 고려한 기저부 저항 특성 (Base Drag Characteristics with Exothermic Bleed/Jet)

  • 신재렬;최정열;김창기
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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    • pp.327-330
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    • 2006
  • 기저연소과정이 포함된 젯추진을 고려한 기저유출 탄의 기저저항특성 조사를 위해 전산모사를 수행했다. 전반적인 유체역학과정은 2방정식의 $k-\omega$ SST난류 모델을 포함하고 반응유동을 위해 나비아-스토크방정식으로 모델화 되었다. 연소과정은 부분적으로 연소된 BBU (base-bleed unit) 출구조건을 갖는 유한속도반응으로 모델화 했다. 기저저항과 로켓플륨이 있는 기저유동의 상호작용에 대해 본 전산유체 해석기 능력을 보여주므로, 본 연구는 복합추진탄의 유체역학적 그리고 연소과정에 대한 이해를 준다.

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