• 제목/요약/키워드: Pressure oscillations

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로켓엔진의 연소 불안정 해석을 위한 난류 모델링의 수치적 연구 (Numerical Study of Turbulence Modeling for Analysis of Combustion Instabilities in Rocket Motor)

  • 임석규;노태성
    • 한국추진공학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.75-84
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    • 2002
  • 고체 추진 로켓 내부 연소실의 비정상 유동을 수치적으로 해석하였다. 완전 보존식을 이용하여 2 차원 축-대칭 연소실 안의 연소 불안정을 해석하기 위한 수치 기법을 구성하였는데 비정상 유동을 해석하기 위한 수정된 $\kappa$-$\varepsilon$ 난류 모델이 사용되었다. 이산화한 지배 방정식은 연관된 경계 조건을 포함하여 dual time-stepping 방법으로 시적분 하였다. 정상 상태의 계산을 기반으로 연소실 내의 천이 압력파의 비정상 상태를 수치적으로 모사하기 위하여 압력 펄스 및 압력 변동을 연소실 상단에 부과하였다. 로켓 모터 연소실 내의 다양한 정상 상태 및 비정상 상태의 특성을 계산 및 해석하였다.

액체로켓엔진 연소기 개발에서의 연소불안정 경험 사례 (Experience Cases of Combustion Instability in Development of Thrust Chamber for Liquid Rocket Engine)

  • 김종규;김현준;김성구;최환석
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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    • pp.54-58
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    • 2017
  • 연소불안정은 로켓엔진과 가스터빈을 포함하는 연소장치의 개발에 있어서 가장 심각한 문제 중의 하나이다. 특히, 연소실에서의 연소와 음향섭동과의 공진에 의해 야기되는 고주파 연소불안정은 하드웨어에 심각한 손상을 초래한다. 왜냐하면 고주파 연소불안정은 높은 압력섭동과 연소실 벽면으로의 과도한 열유속을 동반하기 때문이다. 따라서 연소불안정은 액체로켓엔진 개발에 있어서 반드시 해결되어야 하는 문제 중의 하나이다. 본 논문에서는 액체추진과학로켓(KSR-III) 및 한국형발사체(KSLV-II) 엔진 연소기 개발에 있어서 연소불안정의 경험 사례를 소개한다.

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강내탄도의 점화기 해석 모델 개발 및 초기 점화 연구 (Development of Numerical Model for Igniter and Study on Initial Ignition of Interior Ballistics)

  • 성형건;장진성;이상복;최동환;노태성
    • 한국추진공학회지
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    • 제17권2호
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    • pp.105-113
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    • 2013
  • Lumped parameter model에 오리피스의 이론식을 결합하여 강내탄도의 점화기 해석 모델을 개발하였다. 이 개발된 점화기 해석 모델을 이용하여 점화기 형상인 길이, 직경, 주입구 분포에 따른 강내탄도의 특성을 분석하였다. 포미와 초기탄저의 압력차의 결과로서 점화기 길이는 저주기 진동에 영향을 미치는 것으로 나타났고, 점화제 주입구 직경과 주입구 분포는 고주기 진동에 영향을 주는 것으로 나타났다.

공기 역학적으로 가진 되는 헬름홀쯔 공명기에서 발생하는 소음에 관한 예측모델 (A Predictive Model for the Tones Generated from Aerodynamically Excited Helmholtz Resonators)

  • 국형석
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 1998년도 춘계학술대회논문집; 용평리조트 타워콘도, 21-22 May 1998
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    • pp.478-485
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    • 1998
  • The interior of open cavities exposed to a grazing flow is known to experience, strong periodic pressure, oscillations sustained for a wide range of flow velocities. In this study, an original approach was followed to develop a describing function model for the flow-excitation mechanism, governed by the shedding of discrete vortices within the shear layer over the orifice. A feedback loop analysis was performed to predict the frequency and the amplitude of the interior pressure fluctuations. Furthermore, a limit cycle stability analysis based on the extended Nyquist Stability criterion allowed the predictions of the onset and termination velocities for various modes. The analytical model was verified experimentally.

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강내탄도의 성능 영향 요소 분석 (Analysis of Elements Influencing on Performance of Interior Ballistics)

  • 성형건;유승령;최동환;노태성
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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    • pp.228-236
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    • 2011
  • 강내탄도의 다양한 해석 모델에 따른 성능 및 내부 유동을 분석하였다. 항력 모델은 초기 내부 유동 특성에 큰 영향을 미치며 고체추진제의 항력이 작을수록 차압의 진동을 감소시키는 것으로 나타났다. Nusselt 수 모델은 강내탄도의 주요 성능에 영향을 미치지 않으며 고체추진제의 열전달이 없는 경우에는 역압력이 발생하지 않는 것으로 나타났다.

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비정상연소의 특성과 연소진동 평가 (Evaluation on Characteristics of Unsteady Combustion and Combustion Oscillation)

  • 양영준
    • 한국기계가공학회지
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    • 제10권5호
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    • pp.125-130
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    • 2011
  • The characteristics of unsteady combustion were experimentally investigated using confined premixed flames stabilized by a rearward-facing step. The unsteady combustion used in this experiment plays an important role in controlling self-excited combustion oscillations and it has usually desirable performance such as high load combustion and low pollutant emission. It is known that combustion oscillation is occurred if Rayleigh's criterion is satisfied. The pressure fluctuation and OH-emission fluctuation were measured using pressure transducer and OH optical fiber respectively and then cross-corelation and phase difference were calculated to apply Rayleigh's criterion.

피스톤에 의해 유입되는 유동에 대한 유한요소법을 이용한 수치해석 (Numerical Analysis for the Piston-Driven Intake Flows using the Finite Element Method)

  • 최종욱;박찬국
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제4권2호
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    • pp.39-46
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    • 1999
  • The FVM(Finite Volume Method) have been used mainly for the flow analyses in the piston-cylinder. The objective of the present study is to analyze numerically the piston-driven intake flows using the FEM(Finite Element Method). The FEM algorithm used in this study is 4-step time-splitting method which requires much less execution time and computer storage than the velocity-pressure integrated method and the penalty method. And the explicit Lax-Wendroff scheme is applied to nonlinear convective term in the momentum equations to prevent checkerboard pressure oscillations. Also, the ALE(arbitrary Lagrangian Eulerian) method is adopted for the moving grids. The calculated results show good agreement in comparison with those by the FVM and the experimental results by the LDA.

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320MW 화력발전소 가스 보일러 고 진동 현상 규명 (Phenomenon Examination on High Vibration of NG Boiler in 320MW Thermal Power Plant)

  • 김연환;배용채;이현;김희수;이두영
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.1034-1039
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    • 2006
  • Large-amplitude, combustion-induced oscillations are observed in most systems involving continuous flow, such as aeroengine afterburners, gas boilers and rocket motors. Strong furnace vibration is typically characterized by the presence of well developed standing waves in the furnace, generating high pressure pulsation and causing structural vibration of the furnace walls. 320MW NG boilers have been experienced high vibration frequently since reconstruction works. Excessive furnace vibration was encountered when a burner air rate is suddenly reduced during load zone changed from 270MW to 300MW. An investigation showed that the primary cause of the vibration was induced by combustion low air flow rate. This paper describes phenomenon examination on strong furnace vibration due to the change of boiler operating conditions.

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EXTENSION OF AUSMPW+ SCHEME FOR TWO-FLUID MODEL

  • Park, Jin Seok;Kim, Chongam
    • Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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    • 제17권3호
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    • pp.209-219
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    • 2013
  • The present paper deals with the extension of AUSMPW+ scheme into two-fluid model for multiphase flow. AUSMPW+ scheme is the improvement of a single-phase AUSM+ scheme by designing pressure-based weighting functions to prevent oscillations near a wall and shock instability after a strong shock. Recently, Kitamura and Liou assessed a family of AUSM-type schemes with two-fluid model governing equations [K. Kitamura and M.-S. Liou, Comparative study of AUSM-Family schemes in compressible multi-phase flow simulations, ICCFD7-3702 (2012)]. It was observed that the direct application of the single-phase AUSMPW+ did not provide satisfactory results for most of numerical test cases, which motivates the current study. It turns out that, by designing pressure-based weighting functions, which play a key role in controlling numerical diffusion for two-fluid model, problems reported in can be overcome. Various numerical experiments validate the proposed modification of AUSMPW+ scheme is accurate and robust to solve multiphase flow within the framework of two-fluid model.

불안정한 초음속 공동유동의 제어 (Control of the Unsteadiness of Supersonic Cavity Flows)

  • 강민성;신춘식;권준경;김희동
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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    • pp.2782-2787
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    • 2008
  • The subcavity passive control technique is used in present study. Cavity-induced pressure oscillation has been investigated numerically for a supersonic three-dimensional flow over rectangular cavities at Mach number 1.83 at the cavity entrance. Time dependent supersonic turbulent flow over cavity were examined by using the three-dimensional, mass-averaged Navier-Stokes equations based on a finite volume scheme and large eddy simulation. The results showed that the resultant amount of attenuation of cavity-induced pressure oscillations was dependent on the length and thickness of the flat plate.

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