• 한국추진공학회지
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• 제13권6호
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• pp.34-40
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• 2009

본 논문은 액체로켓엔진의 구성품인 연소기와 가스발생기의 연소 안정성 평가를 위한 평가 방법과 기준에 관해 서술하였다. 두 가지 평가 방법이 있는데, 첫 번째는 일반적인 정상 연소 시험을 통해 연소 안정성 여부를 판단하는 통계적인 접근 방식을 취하는 정적 평가와 두 번째로는 연소장에 압력 교란을 일으키는 장치를 이용, 생성된 펄스의 감쇠 특성을 파악하는 동적 평가가 있다. 누적된 실제 추진제 연소 시험 결과를 통해서 정적 평가의 안정성 여부는 Root-Mean-Square 값이 연소실 압력의 3%, 동적 안정성 여부는 가진된 압력 섭동의 감쇠시간이 10 msec로 기준을 설정하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.109-112
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• 2011

한국형발사체 추진기관 개발을 위한 연소기 연소시험설비와 터보펌프 실매질 시험설비의 배치 및 설계에 대해 간략히 기술하였다. 연소기 연소시험설비 및 터보펌프 실매질 시험설비에서 75톤급 액체로켓엔진의 부품인 연소기 및 터보펌프의 개발 및 인증시험을 수행할 예정이다. 연소기 및 터보펌프 시험설비의 유공압 설비, 제어계측 시스템, 시험 스탠드 그리고 부대설비에 대한 상세설계를 완료하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권7호
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• pp.1246-1257
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• 2004

The objective of this paper is to characterize dynamic pressure traces measured at self-excited combustion instabilities occurring in two combustion systems of different hardware. One system is a model lean premixed gas turbine combustor and the other a fullscale bipropellant liquid rocket thrust chamber. It is commonly observed in both systems that low frequency waves at around 300㎐ are first excited at the onset of combustion instabilities and after a short duration, the instability mode becomes coupled to the resonant acoustic modes of the combustion chamber, the first longitudinal mode for the lean premixed combustor and the first tangential mode for the rocket thrust chamber. Low frequency waves seem to get excited at first since flame shows the higher heat release response on the lower frequency perturbations with the smaller phase differences between heat release and pressure fluctuations. Nonlinear time series analysis of pressure traces reveals that even stable combustion might have chaotic behavior with the positive maximum Lyapunov exponent. Also, pressure fluctuations under combustion instabilities reach a limit cycle or quasi-periodic oscillations at the very similar run conditions, which manifest that a self-excited high frequency instability has strong nonlinear characteristics.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권6호
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• pp.1010-1018
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• 2004

This study presents the methodological aspects of combustion instability modeling and provides the numerical results of the model (sub-scale) combustion chamber, regarding geometrical dimensions and operating conditions, which are for determining the combustion stability boundaries using the model chamber. An approach to determine the stability limits and acoustic characteristics of injectors is described intensively. Procedures for extrapolation of the model operating parameters to the actual conditions are presented, which allow the hot-fire test data to be presented by parameters of the combustion chamber pressure and mixture (oxidizer/fuel) ratio, which are customary for designers. Tests with the model chamber, based on the suggested scaling method, are far more cost-effective than with the actual (full-scale) chamber and useful for injector screening at the initial stage of the combustor development in a viewpoint of combustion instabilities.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.253-256
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• 2006

액체로켓의 연소실내 분무연소 현상을 해석하기 위해 비연소 반응의 연료와 산화제 액적의 분무유동을 해석하였다. 분무연소 모델로 DSF 모델과 Euler-Lagrange 방법을 사용하였다. 액적과 가스상 그리고 증발한 기체상의 커플효과는 PSIC 모델을 사용하여 계산하였으며 수치 해석 방법으로 SIMPLER 알고리즘과 QUICK Scheme을 사용하였다. 해석결과 연소실내 속도와 온도 분포를 알 수 있었고, 연료와 산화제의 몰분율 또한 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권5호
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• pp.51-59
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• 2016

STS 321 스테인리스강은 액체 로켓 엔진을 비롯한 고온 고압의 시스템의 재료로서 많이 사용된다. 321 스테인리스강의 고온에서의 변형 거동을 예측하기 위해 Kocks의 전위 장벽 모델을 근거로 유동응력에 대한 구성 방정식을 열적 응력 요소와 비열적 응력 요소를 사용하여 제안하였다. 제안한 모델은 321 스테인리스강의 상온부터 $500^{\circ}C$의 넓은 온도 영역에서 재료의 변형 거동들을 잘 예측하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.88-95
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• 2014

액체로켓 엔진 재생냉각챔버의 무게 감량을 위하여 내피에 스피닝 공정을 적용하였다. 스피닝 도중 실린더부와 노즐목부의 블랭크에 파손이 발생하였다. 이 문제를 극복하기 위해 맨드럴 및 블랭크 형상을 수정하였으며 이러한 수정을 통해 스피닝을 사용하여 내피를 제작할 수 있었다. 제작된 노즐목부 스피닝 시제품은 균열이나 네킹없이 성공적으로 벌징이 되어 연소기 제작에 적용할 수 있는 충분한 성형성을 확보한 것을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.259-262
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• 2002

Application of combustion stabilization devices such as baffle and acoustic cavity to liquid propellant rocket engine is investigated to suppress high-frequency combustion instability, i.e., acoustic instability. First, these damping devices are designed based on linear damping theory. As a principal design parameter, damping factor is considered and calculated numerically in the chambers with various specifications of these devices. Next, the unbaffled chambers with/without acoustic cavities are tested experimentally for several operating conditions. The unbaffled chamber shows the specific stability characteristics depending on the operating condition and has small dynamic stability margin. The most hazardous frequency is clearly identified through Fast Fourier Transform. As a result, the acoustic cavity with the present design has little stabilization effect in this specific chamber. Finally, stability rating tests are conducted with the baffled chamber, where evident combustion stabilization is observed, which indicates sufficient damping effect. Thrust loss caused by baffle installation is about $2{\%}$.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.560-564
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• 2004

The optimal design and combustion analysis of the gas generator for Liquid Rocket Engine (LRE) were performed. A fuel-rich gas generator in open cycle turbopump system was designed for 10ton$_{f}$ in thrust with RP-1/Lox propellant. The optimal design was done for maximizing specific impulse of main combustion chamber with constraints of combustion temperature and power matching required by turbopump system. Design variables were selected as total mass flow rate to gas generator, O/F ratio in gas generator, turbine injection angle, partial admission ratio, and turbine rotational speed. Results of optimal design show the dimension of length, diameter, and contraction ratio of gas generator. Also, the combustion test was conducted to evaluate the performance of injector and combustion chamber. And the effect of the turbulence ring was investigated on the mixing enhancement in the chamber.r.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.324-327
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• 2008

Two stage startup of high thrust liquid rocket engine can reduce the abrupt impulse to the vehicle and engine by changing oxidizer flow rate to the combustion chamber. Also it ensures stable ignition of combustion chamber against hard start and to prevent pump stall by the sudden supply of large mass flow rate. However high discharge pressure of oxidizer pump or temperature rise in gas generator may be a problem in applying the preliminary stage. To solve this problem, we analyzed the effect of the slope of oxidizer pump's head curve and the oxidizer mass flow rate to combustion chamber during preliminary stage using the rocket engine startup analysis code. A moderate slope(${\circleddash}{\sim}$-3) of head curve and 80% mass flow rate during preliminary stage can reduce the oxidizer pump discharge pressure by 15 to 20% comparing with the condition of ${\circleddash}$=-4.37 head curve and 70% mass flow rate. Also it can maintain the turbine inlet temperature rise within 50K from the nominal value.