• 한국분무공학회지
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• 제28권2호
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• pp.75-88
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• 2023

In this paper, the atomization characteristics of bi-swirl coaxial injectors for a 420 N-class bipropellant thruster were investigated. Three types of injectors, namely closed-type, open-type, and screw-type, were manufactured and designed to have the same spray angle and injection pressure drop. Water was used as a simulant, and cold-flow tests were conducted under ambient temperature and pressure conditions. Since the inner and outer injectors were designed to be the same type, only the inner fuel injectors that were easy to measure were used. Using a phase doppler particle analyzer, the velocity and diameter of atomized droplets were measured. Closed-type swirl injector exhibited droplet distributions with relatively high velocities and small SMD compared to the other two injectors. Open-type swirl injector formed droplets with reverse velocities in the center region and had a large recirculation zone. Screw-type swirl injector showed a sharp decrease in droplet velocity and size with radial distance from the liquid film breakup point. For the same design requirements, the closed-type swirl injector has superior atomization performance.

• 한국분무공학회지
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• 제10권4호
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• pp.32-46
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• 2005

The breakup characteristics of liquid sheets formed by the impinging and swirl type injectors were studied as increasing the Weber number (or injection condition) and the ambient gas pressure to 4.0.MPa. In the case of impinging type injector. we compared the changes of breakup lengths between laminar and turbulent sheets. which are formed by the impingement of laminar and turbulent jets. respectively. The results showed that both sheets expand as increasing the injection velocity irrespective of the ambient gas density when the gas based Weber number is low. When the Weber number is high, however, the breakup of turbulent sheet depends on the hydraulic force of jets as well as the aerodynamic force of ambient gas which determines the breakup of laminar sheet. Using the experimental results. we could suggest empirical models on the breakup lengths of laminar and turbulent sheets. In the case of swirl type injector. as $We_l$, and ambient gas density increased, the disturbances on the annular liquid sheet surface were amplified by the increase of the aerodynamic forces. and thus the liquid sheet disintegrated near from the injector exit. Finally, the measured breakup length of swirl type injector according to the ambient gas density and $We_l$, was compared with the result by the linear instability theory. We found that the corrected breakup length relation derived from linear instability theory considering the attenuation of sheet thickness agrees well with our experimental results.

• 한국추진공학회지
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• 제25권2호
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• pp.12-23
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• 2021

이 연구에서는, 모델 가스 터빈 연소기에서 발생하는 저선회 인젝터와 강선회 인젝터의 열-음향불안정성을 비교하고 있다. 인젝터 형태에 다른 불안정한 거동의 비교를 위하여, 다양한 당량비와 연소실 길이의 광범위한 범위의 실험이 수행되었다. 실험 결과, 연소기에서 발생된 대부분의 불안정성은 종-방향 불안정성이라는 것이 확인되었다. 또한, 강선회 인젝터가 저선회 인젝터에 비하여 더 넓은 연소실 길이 영역에서 강한 연소 불안정성이 발생됨이 발견되었다. 저선회 인젝터의 막힘률은 전체적인 거동 측면에서 큰 의미를 보이지 않았다. 또한, 인젝터의 형태에 무관하게 연소실 길이가 동일한 경우에 연소 불안정성이 발생한 경우에는 불안정성의 특성이 유사함이 발견되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권4호
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• pp.8-14
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• 2015

Purdue 대학교의 Ismailov 등이 수행한 closed-type 스월 인젝터의 동특성에 대한 모델링 및 계산 결과를 실험을 통해 확인하고자 하는 과정의 일환으로 수행된 연구이다. Closed-type 스월 인젝터의 스월 챔버의 길이와 지름의 영향이 인젝터의 동특성에 미치는 영향을 관찰하고자 스월 챔버의 길이와 지름을 변화시킬 수 있는 인젝터를 제작하였다. 이러한 과정에서 closed-type 스월 인젝터의 동특성에 대한 실험을 진행하기에 앞서서 정적인 분무 특성을 확인하였다. 인젝터 전단에 설치된 유량계를 통하여 유량을 확인하였으며, Lefebvre의 방식에 따라 closed-type 스월 인젝터의 오리피스에 전극을 설치하여 매니폴드 압력에 따른 액막 두께의 변화를 측정하였다. 또한 압력별로 촬영된 순간적인 분무 사진을 통하여 매니폴드 압력에 따른 분사각과 분열길이의 변화를 관찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.63-69
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• 2006

하이브리드 로켓 연료의 연소율 향상을 위해서 스월 유동을 이용한 방법과 나선형 그레인 방법의 두 가지 방법을 사용하여 연소율 증가에 대한 실험 연구를 수행하였다. 스월 유동을 적용하기 위해서 두 가지의 인젝터를 사용하였으며 스월 수 3.61인 인젝터를(Type II) 사용할 때 더 높은 연소율 증가를 나타내었다. 그러나 두 가지 인젝터 모두에서 공통으로 연료 앞부분에서 연소가 집중적으로 발생하는 현상이 발생하였다. 나선형 그레인에 의한 연소율 증가를 실험하기 위하여 피치 6과 피치 100인 두 종류 연료를 사용하였다. 스월 유동이 없는 인젝터를 사용할 경우 피치 6 그레인에서는 강한 난류의 발생에 따른 연소율 향상이 더 크게 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 스월 인젝터와 나선형 그레인을 동시에 적용하여 실험한 결과에 의하면, Type II 인젝터와 피치 100 그레인를 적용할 경우에 가장 높은 연소율 증가를 이루었다. 이것은 인젝터에서 발생한 스월 유동이 나선형 그레인을 통해 연료의 출구까지 유지되었기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.479-483
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• 2010

본 연구는 하이브리드 로켓 연소에서 원통형 멀티 포트 그레인과 스월 인젝터 적용 시 각각 후퇴율 증가의 장점을 취합하고자 수행하였으며, 연료 포트 수와 스월 인젝터의 배치에 따른 후퇴율 변화에 대한 실험을 수행 하였다. 실험 결과 멀티 포트 그레인에 샤워 헤드 형태의 인젝터를 적용한 것보다 스월 인젝터를 적용한 경우의 후퇴율이 증가되는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국분무공학회지
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• 제22권4호
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• pp.159-168
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• 2017

Numerical studies on the spray characteristics of closed-type and open-type swirl injectors were conducted using ANSYS Fluent. By changing injection pressures, discharge coefficient and spray angle were calculated using the Reynolds stress BSL turbulent model. The numerical results were compared with previous experimental data to examine their accuracy. For a closed-type swirl injector, spray angles matched well with experimental results and discharge coefficients showed approximately 8% differences. On the contrary, discharge coefficients of an open-type swirl injector were similar with experimental result but its spray angles presented around 15% differences. Though the numerical results were not perfectly consistent with experimental data, it is thought that they could be sufficiently used for analyzing spray characteristics, specially which is hard to be measured from experiments. Numerical simulation with different turbulent models was also performed to examine their effects on the numerical results.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제8권2호
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• pp.88-97
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• 1984

The combustion process and the performance of a diesel engine are considerably affected by the characteristics of fuel spray. It is known that the spray of swirl nozzle for diesel engine injector of small orifice ratio becomes soft spray that has no core, therefore its penetration, one of the characteristics of spray becomes werse inspite of its good dispersion. In this paper, the spray characteristics of variously designed swirl nozzle for diesel injector were investigated by the photographic method. The nozzles, used in this experiment, vary in the diameter of swirl chambers and orifice ratio. From the results of the study, the sprays of this type nozzle of optimum swirl chamber and orifice ratio show that penetration decreased slightly but dispersion and spray volume increased remarcably, compared with unswirled single hole nozzle of the same size. It was suggested as a reason for the results, that the spray of this type swirl nozzle is similar to hard spray, therefore the core of the spray sustains good penetration considerably.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제26권3호
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• pp.362-374
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• 2002

For the purpose of development of a GDI engine, the in-cylinder phenomena, such as the spray behaviors, fuel distributions, unburned fuel, and flame characteristics were investigated in a single cylinder GDI engine. The GDI engine was equipped with a swirl type electronic injector and SCV(Swirl Control Valve). PLIF(Planar Laser Induced Fluorescence) system with KrF Excimer laser was used far the measurements of fuel distributions. The effects of the injector specifications, such as the spray cone angle and the offset angle on the in-cylinder phenomena were investigated. As a result, it was found that the injected fuel collided with the bottom of the bowl and moved upward along the exhaust side wall of piston bowl. This fuel vapor played an important role in the instance of spark ignition. The unburned fuel and flame characteristics were greatly influenced by the injector specifications.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권7호
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• pp.619-625
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• 2015

스월 인젝터는 액체로켓 엔진에서의 연료 분사 장치로 널리 사용되고 있으며, 이에 따른 연구 또한 활발하게 진행되고 있다. 특히 연소 불안정 문제를 해결하는 것은 모든 종류의 액체로켓 엔진에서 필수적이다. 본 연구에서는 연소불안정을 해결하기 위한 기초 연구로 오픈형 스월 인젝터에 대한 수류실험을 수행하였다. 인젝터로 유입되는 작동유체에 압력 섭동을 발생시키고, 그에 따른 응답특성을 실험적으로 파악하였다. 또한, 인젝터 스월 챔버의 길이와 지름을 변화시킴으로써 인젝터 구조의 변화에 따른 응답 특성의 변화를 확인하였다.