• 한국추진공학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.43-49
• /
• 2014

국소적 정상초음파장의 교란이 관내 메탄/공기 예혼합화염의 전파속도 및 화염구조에 미치는 영향을 규명하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 슐리렌가시화기법을 이용하여 정상초음파 유무에 따른 화염선단 발달과정의 변이를 상세히 관찰하였다. 정상초음파가 개재할 때, 기연부에서 가로방향의 줄무늬가 생성되었고, 연소반응의 촉진으로 화염의 속도는 증가하였으며, 화염의 발달과정이 부력의 영향으로부터 자유로워져 화염선단의 상하 대칭성을 유지하려는 경향을 보인다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.304-308
• /
• 2012

본 연구는 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 변형 가능한 구리 관에서의 초음속 화염 전파를 수치적으로 살펴보았다. 탄화수소의 화염 전파를 해석하기 위하여 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 Arrhenius 형태의 1단계 화학 반응식을 활용하였으며 변형 가능한 관을 해석하기 위하여 Inviscid Euler 방정식을 활용하였다. 또한, 두 물질 간 경계면 추적을 위하여 Level-set 기법을, 경계값 결정을 위하여 ghost fluid 기법을 사용하였다. 이러한 수치적 기법을 바탕으로 관의 변화에 따른 초음속 화염 내 팽창파의 전파 및 그에 따른 간섭 현상을 밀도 및 속도 변화를 통해 확인하였으며 초음속 화염 전파에도 안전성이 확보되는 최소 관 두께를 예측할 수 있는 수치적 기반을 마련하였다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제42권1호
• /
• pp.69-75
• /
• 2005

고온자전연소법에 의한 질화알루미늄 합성에 있어서, 반응물(Al) 형상과 희석제(AlN) 입도 등의 형상학적 조건이 반응생성물에 미치는 영향을 조사하였다. 평균 입경(34$\mu$m)이 같은 두 종류의 Al 분말(입상, 편상)과 평균입경이 다른 4종류의 AM분말을 희석제로 사웅하여 반응 성형체를 준비하였다. 반응성형체의 충진밀도는 이론밀도의 $35\%로 고정하였고, 초기 질소압은 $1\~10MPa$, 희석을은 $0.4\~0.7$로 변화시키면서 반응을 실시하였다. 반응물과 희석제의 입도를 비슷하게 조절함으로써, 상대적으로 질소압이 낮은 1MPa의 조건에서도 순도 $98\% 이상, 입경 수십 $\mu$m의 AlN 합성이 가능함을 확인하였다. 이러한 고순도, 고입경화는 연소파 진행 후, 성형체 내부로 질소가스 투입 용이성의 차이에 의한 현상이라고 판단된다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
• /
• pp.367-373
• /
• 2008

Spinning detonations propagating in a circular tube were numerically investigated with a one-step irreversible reaction model governed by Arrhenius kinetics. Activation energy is used as parameter as 10, 20, 27 and 35, and the specific heat ratio and the heat release are fixed as 1.2 and 50. The time evolution of the simulation results was utilized to reveal the propagation mechanism of single-headed spinning detonation. The track angle of soot record on the tube wall was numerically reproduced with various levels of activation energy, and the simulated unique angle was the same as that of the previous reports. The maximum pressure histories of the shock front on the tube wall showed stable pitch at Ea=10, periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 and unstable pitch consisting of stable, periodical unstable and weak modes at Ea=35, respectively. In the weak mode, there is no Mach leg on the shock front, where the pressure level is much lower than the other modes. The shock front shapes and the pressure profiles on the tube wall clarified the mechanisms of these stable and unstable modes. In the stable pitch at Ea=10, the maximum pressure history on the tube wall remained nearly constant, and the steady single Mach leg on the shock front rotated at a constant speed. The high and low frequency pressure oscillations appeared in the periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 of the maximum pressure history. The high frequency was one cycle of a self-induced oscillation by generation and decay in complex Mach interaction due to the variation in intensity of the transverse wave behind the shock front. Eventually, sequential high frequency oscillations formed the low frequency behavior because the frequency behavior was not always the same for each cycle. In unstable pitch at Ea=35, there are stable, periodical unstable and weak modes in one cycle of the low frequency oscillation in the maximum pressure history, and the pressure amplitude of low frequency was much larger than the others. The pressure peak appeared after weak mode, and the stable, periodical unstable and weak modes were sequentially observed with pressure decay. A series of simulations of spinning detonations clarified that the unsteady mechanism behind the shock front depending on the activation energy.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
• /
• pp.367-373
• /
• 2008

Spinning detonations propagating in a circular tube were numerically investigated with a one-step irreversible reaction model governed by Arrhenius kinetics. Activation energy is used as parameter as 10, 20, 27 and 35, and the specific heat ratio and the heat release are fixed as 1.2 and 50. The time evolution of the simulation results was utilized to reveal the propagation mechanism of single-headed spinning detonation. The track angle of soot record on the tube wall was numerically reproduced with various levels of activation energy, and the simulated unique angle was the same as that of the previous reports. The maximum pressure histories of the shock front on the tube wall showed stable pitch at Ea=10, periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 and unstable pitch consisting of stable, periodical unstable and weak modes at Ea=35, respectively. In the weak mode, there is no Mach leg on the shock front, where the pressure level is much lower than the other modes. The shock front shapes and the pressure profiles on the tube wall clarified the mechanisms of these stable and unstable modes. In the stable pitch at Ea=10, the maximum pressure history on the tube wall remained nearly constant, and the steady single Mach leg on the shock front rotated at a constant speed. The high and low frequency pressure oscillations appeared in the periodical unstable pitch at Ea=20 and 27 of the maximum pressure history. The high frequency was one cycle of a self-induced oscillation by generation and decay in complex Mach interaction due to the variation in intensity of the transverse wave behind the shock front. Eventually, sequential high frequency oscillations formed the low frequency behavior because the frequency behavior was not always the same for each cycle. In unstable pitch at Ea=35, there are stable, periodical unstable and weak modes in one cycle of the low frequency oscillation in the maximum pressure history, and the pressure amplitude of low frequency was much larger than the others. The pressure peak appeared after weak mode, and the stable, periodical unstable and weak modes were sequentially observed with pressure decay. A series of simulations of spinning detonations clarified that the unsteady mechanism behind the shock front depending on the activation energy.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제39권1호
• /
• pp.11-19
• /
• 2015

본 논문에서는 다물질(가연성 기체 혼합물과 금속관) 수치 해석 기법을 활용하여 밀리미터 크기의 얇은 두께의 금속관 내에서의 데토네이션을 모델링하였다. 데토네이션의 해석을 위하여 수소와 에틸렌 혼합물의 실험과 이론적 값을 기반으로 최적화된 1단계 아레니우스 형태의 화학 반응식, 이상기체 상태 방정식을 활용하여 모델링하였다. 또한 금속관의 재료인 구리와 철은 Mie-Gruneisen 상태 방정식과 Johnson-Cook 강성 모델을 활용하여 큰 압력에 의한 관의 소성 변형을 모델링하였다. 다물질 수치 해석을 위한 경계면의 추적 및 경계면 값의 결정은 각각 hybrid particle level-set 기법과 ghost fluid method(GFM)을 통하여 획득하였다. 수치적 해석 결과는 실험값과의 비교를 통하여 검증 하였으며, 관두께(두꺼운 관과 얇은 관)에 따른 내부 유동장의 변화를 확인하였다. 얇은 관의 경우, 데토네이션에 의해 발생하는 높은 내부 압력에 의하여 관의 소성 변형이 일어나고, 이에 따라 발생하는 팽창파에 의해 내부 기체 혼합물의 압력 및 밀도의 감소현상을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제25권1호
• /
• pp.48-57
• /
• 2015

제 4세대 원자로로 개발되고 있는 소듐냉각고속로는 냉각재로 사용되는 소듐의 물과 공기에 의한 반응을 방지하기 위하여 원자로 헤드의 개방 없이 회전 구동만을 이용하여 핵연료 교환을 수행한다. 따라서 핵연료 교환을 위해서는 노심과 상부내부구조물 사이의 공간에 원자로 헤드의 회전 구동을 방해하는 장애물의 존재 여부를 확인하는 검사가 반드시 선행되어야 하는데, 소듐의 불투명성으로 인해 통상적인 광학 장비를 사용한 검사방법으로는 장애물의 확인이 어렵고, 초음파를 이용한 검사방법이 적용되어야 한다. 이 연구에서는 불투명한 소듐 중에서 노심과 상부내부구조물 사이의 장애물 존재 여부를 확인하기 위하여 판형 웨이브가이드 초음파 센서를 적용한 원격주사 검사기법을 개발하였다. 웨이브가이드 센서는 원자로헤드 상부의 저온 구간에 초음파 트랜스듀서를 설치하고 길이가 긴 웨이브가이드를 사용하여 노심 상부의 고온 고방사능 소듐 내부로 초음파를 전파시키기 때문에, 고온 고방사능에 의한 손상 없이 장시간 적용이 가능한 장점을 가지고 있다. 먼저, 수평 방향으로 초음파를 방사시킬 수 있는 10 m 길이의 수평 빔 웨이브가이드 센서를 설계 제작하였고, 제작된 센서의 특성 분석을 위한 빔 프로파일 측정 및 기초 실험을 수행하여 방사되는 초음파의 빔 폭과 전파 거리를 평가하였다. 또한, 실제 장애물로 작용할 수 있는 부품들의 형상인 원형 목표물에 대한 원격탐지 성능시험을 수행하여 개발된 원격주사 기술의 유용성을 평가하였다.