• International Journal of Automotive Technology
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• 제5권3호
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• pp.155-164
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• 2004

The direct injection gasoline spray-wall interaction was characterized inside a heated pressurized chamber using various visualization techniques, including high-speed laser-sheet macroscopic and microscopic movies up to 25,000 frames per second, shadowgraph, and double-spark particle image velocimetry. Two hollow cone high-pressure swirl injectors having different cone angles were used to inject gasoline onto a heated plate at two different impingement angles. Based on the visualization results, the overall transient spray impingement structure, fuel film formation, and preliminary droplet size and velocity were analyzed. The results show that upward spray vortex inside the spray is more obvious at elevated temperature condition, particularly for the wide-cone-angle injector, due to the vaporization of small droplets and decreased air density. Film build-up on the surface is clearly observed at both ambient and elevated temperature, especially for narrow cone spray. Vapor phase appears at both ambient and elevated temperature conditions, particularly in the toroidal vortex and impingement plume. More rapid impingement and faster horizontal spread after impingement are observed for elevated temperature conditions. Droplet rebounding and film break-up are clearly observed. Post-impingement droplets are significantly smaller than pre-impingement droplets with a more horizontal velocity component regardless of the wall temperature and impingement angle condition.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.359-364
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• 2007

APU 가스터빈엔진의 연료분무특성을 연구하였다. 지상 및 고도 작동조건에 대한 연료분무특성 실험을 수행하여 APU 엔진의 실화 가능성을 검토하였다. 분무실험은 4개의 작동조건에 대하여 수행되었으며 각 조건은 지상 무부하 및 통합부하 조건과 고도 20,000 feet 무부하 및 통합부하에 대한 실험을 수행하였다. 분무특성은 PDPA를 이용한 입자의 크기 및 속도 측정과 레이저 빔을 이용한 가시화를 수행하였다. 연구결과 20,000 feet 무부하의 경우 입자의 크기가 100 ${\mu}m$정도이며 분무속도가 10 m/s로 낮아 화염안정성을 위한 개선이 필요할 것으로 판단된다.

• 동력기계공학회지
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• 제11권4호
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• pp.18-25
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• 2007

제 2세대 직접분사식 가솔린 기관에서 6공 연료분사기의 연료분무특성을 관찰하였다. 실험에 사용한 직접분사식 가솔린 기관은 2개의 흡입밸브와 2개의 배기밸브를 갖는 텀블형 Spray Guided 연소실과 Quartz로 제작된 실린더 라이너와 실린더 헤드 창으로 구성되어 있다. 선회유동을 유도하기 위하여 흡입매니폴드에 선회유동 제어밸브를 부착하였다. 2차원 Mie 스캐터링 기법을 이용하여 연료분사시기, 연료분사압력과 실린더 내 유동 및 냉각수 온도가 연료분무에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험결과로는 흡기과정동안 흡기 선회유동은 분사된 연료의 공간적 분포에 크게 작용하였고, 압축과정동안에는 텀블 및 선회유동의 영향이 흡기과정에 비해 크지 않음을 확인하였다. 또한 성층연소를 위해서 압축과정에서 연료를 분사하는 경우 고압의 연료분사압은 분무도달거리의 성장을 촉진시키나 상승하는 피스톤과 이로 인한 실린더 압력의 상승으로 분무도달거리의 성장이 억제됨을 확인할 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.44-51
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• 2005

According to the increasing concern on the global environment, the $CO_2$ regulation has been discussed including automobile emission regulation. In order to cope with this rapid changing circumstances, the development of an ultra low emission and super fuel economy automobile is essential. Direct injection LPG engine is the one of the possible future engine to maximize the engine efficiency. This experimental study for the development of direct injection LPG engine technology is promoted with two parts; spray characteristics of high pressure swirl injector, and performance characteristics of direct injection LPG engine. Engine characteristics according to the fuel was analyzed in order to establish stratified combustion technology for LPG engine by using the DISI engine. In the engine experiment, control system was manufactured for gasoline and LPG fuel. The engine was modified 2,000 cc GDI engine (fuel supply device, fuel injection device). Through this experiment, engine operating condition, engine speed and spark timing (MBT), fuel injection position, and fuel rate were investigated.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.124-131
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• 2007

The numerical study on behavior of impinging spray from high-pressure swirl injector under various ambient temperatures was performed by using spray vaporization model and spray-wall impingement model implemented in modified KIVA code, and these spray models were estimated by comparison with experimental results. To compute the spray-wall impingement process, the Gosman model, which is based on the droplet behavior after impingement determined by experimental correlations, was used. The modified Abramzon and Sirignano model, that includes the effects of variable thermodynamic properties and non-unitary Lewis number in the gas film, was adapted for spray vaporization process. The exciplex fluorescence measurements were also conducted for comparison. The experimental and numerical analysis were carried out at the ambient pressures of 0.1 MPa and at the ambient temperature of 293 K and 473 K, and the spray characteristics, such as spray-wall impingement process, gas velocity field, SMD and vapor concentration, were acquired. It was found that the impinging spray develops active and SMD is small at vaporization conditions.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권12호
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• pp.971-978
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• 2007

A spray-wall impingement process of a hollow-cone fuel spray from the high-pressure swirl injector in the Gasoline Direct Injection (GDI) engine were experimented and calculated at various wall geometries. The Linearized Instability Sheet Atomization (LISA) & the Aerodynamically Progressed Taylor Analogy Breakup (APTAB) model and the Gosman model were applied to model the breakup and the wall impingement process of the hollow-cone fuel spray. The numerical modelings were implemented in the modified KIVA code. The calculation results of spray characteristics, such as a spray development process and a radial distance after wall impingement, compared with the experimental results by the Laser Induced Exciplex Fluorescence (LIEF) technique. The droplet size distribution and the ambient gas velocity field, which are generally difficult to obtain by the experimental methods, were also calculated and discussed. It was found that the radial distance after wall impingement and Sauter Mean Diameter (SMD) decreased with increasing a cavity angle.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.39-47
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• 2004

The objective of this study is to analyse the spray characteristics according to the injection duration under ambient pressure condition and to investigate the relationship between vorticity and entropy for controlling diffusion process that is the most important thing during the intake stroke injection process. Therefore, the spray velocity was obtained by using the PIV method that has been an useful optical diagnostics technology, and vorticity calculated from spray velocity component with vorticity algorithm. In addition, the homogeneous diffusion rate of spray was quantified by using the entropy analysis based on the Boltzmann's statistical thermodynamics. From these method, we found that as injection duration increases, spray velocity increases and the location of vortex is moved to the downstream of spray. In the same condition, as the entropy decrease, mean vorticity increases. This means that the concentration of spray droplets caused by the increase of injection duration is more effective than the increase of momentum dissipation.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.454-456
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• 2012

한국형발사체(KSLV-II) 3단용 7톤급 액체로켓엔진 연소기 개념설계에 대한 내용을 기술하였다. 3단용 엔진은 TP 방식 엔진이며, 연소기의 진공추력은 6.9 tonf, 진공 비추력 336.9 sec, 연소압력 70 bar, 노즐 팽창비 94.5, 총 추진제 유량 20.5 kg/s, 혼합비 2.45 이다. 7톤급 연소기의 헤드부는 90개의 동축 와류형 분사기로 구성되고, 연소실은 케로신 재생냉각 일체형 연소기이다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권1호
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• pp.11-17
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• 2007

연소실 설계에 따른 실물형 가스발생기의 연소 안정성 특성에 대한 실험적 연구가 수행되었다. 연소성능에 주요한 영향을 미치는 분사기 헤드에는 1.5의 리세스 수를 갖는 내부 혼합형 이중 스월 분사기 37개가 배치되었다. 본 논문에서는 연소실 길이, 직경, 그리고 교반링 등 연소실 설계 변경에 따른 연소 안정성 특성에 대하여 살펴보았다. 연소시험 결과 연소실의 유효 길이가 줄어듦에 따라 불안정 주파수는 고주파 영역에서 발생되며, 압력의 강도는 전반적으로 줄어들어 유해하지 않은 수준으로 감소가 가능하였다. 하지만 축방향 공진주파수에 해당하는 압력 섭동을 완전히 제거시키지는 못하는 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.128-134
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• 2007

본 논문은 고압 축소형 액체로켓엔진 연소기의 연소 성능과 특성에 관한 것이다. 4개의 고압 축소형 연소기 모델에 대하여 연소시험을 수행하였다. 고압 축소형 연소기는 크게 분사기 헤드부, 재생냉각 방식의 연소실부, 그리고 강제 물냉각 노즐부로 구성되어 있고, 1개의 모델은 연소실을 냉각한 연료가 헤드부로 유입되는 재생냉각 방식의 연소기이다. 연소압력은 70 bar이며 재생냉각 방식의 연소기 모델은 연소시험 중 고주파 연소불안정이 발생하여 하드웨어가 손상되었다. 각각의 고압 축소형 연소기의 연소시험 결과, 성능 비교 및 정압, 동압 특성에 대해 기술하였다.