이 논문에서는 메탄을 연료로 하는 에어터보램제트(ATR) 엔진의 아음속 영역에서의 탈설계점 성능 해석을 수행하였다 이를 위하여 ATR 엔진을 수치적으로 모델링하여 성능을 모사하였다. 각 구성품에 대해 탈설계점 성능을 계산할 수 있도록 모델을 작성하였다. 압축기 작동점은 노즐과의 유량매칭(matching)에 의하여, 터빈 작동점은 일 매칭에 의하여 결정하였다. 성능 해석 결과, ATR 엔진은 기존의 개스 터빈 엔진과 비교해 상당히 다른 탈설계점 특성을 가지고 있음을 보였다.
가스발생기 사이클 엔진시스템 설계를 입력값과 기본 요구값으로 나누어 설계 요구값을 만족하기 위한 설계변수 11개를 정의하였다. 이 11가지의 설계변수를 통하여 설계 요구값을 만족하기 위한 압력 유량 파워 균형 관계식 11개를 제시하였으며, Newton 방법을 이용하여 해를 찾는 프로그램을 제작하였다. 고안된 프로그램을 이용하여 가스발생기 사이클 엔진의 시스템설계를 수행하여 그 유효성을 입증하였다.
압축기와 팽창기로 구성된 새로운 개념의 로터리엔진이 개발 중에 있다. 초기 프로토타입을 제작하고 작동성 확인을 위한 모터링, 압축기 압력 및 연료 연소시험을 수행하였다. 본 논문은 이 새로운 엔진에 적합하게 개발된 사이클 해석 방법에 대한 것이다. 본 엔진 고유의 작동 메커니즘에 대한 분석과 공기의 열역학적 해석을 공기 흡입, 압축, 연소실 진입, 연소, 팽창 그리고 배기에 이르는 각 과정에서 수행하였다. 본 논문에서 제시된 해석 방법으로 압축기와 팽창기 사이의 압축공기 냉각효과는 물론 엔진의 여러 설계 변수가 엔진 성능에 주는 영향을 파악할 수 있으며 이 논문에 몇 가지 경우에 대한 계산 결과를 기술하였다.
An aerodynamic design for centrifugal compressor which was applied to medium speed diesel engine has been done. First of all, exact compressor specifications must be defined by accurate engine system matching. This matching program has been developed. Using the meanline prediction method, geometric design and performance curves for compressor were established and verified by comparing three dimensional viscous CFD results. The deviation at the design point was about 2.3%. Combustor has been designed and manufactured for the performance test of medium speed diesel engine turbocharger. Fuel nozzle of combustor was designed and its characteristics was analyzed by PIV and PDPA test equipment. Through these results, spray characteristics were studied and flow coefficient equation was deduced.
Micro engine that includes Micro scale combustor is fabricated. Design target was focused on the observation of combustion driven actuation in MEMS scale. Combustor design parameters are somewhat less than the size recommended by feasibility test. The engine structure is fabricated by isotropic etching of the photosensitive glass wafers. Electrode formed by electroplating of the Nickel. Photosensitive glass can be etched isotropically with almost vertical angle. Bonding and assembly of structured photosensitive glass wafer form the engine. Combustor size was determined to be 1 mm scale. Movable piston is engraved inside the wafer. Ignition was done by nickel spark plug which was electroplated with thickness of 40 ${\mu}{\textrm}{m}$. The wafers were bonded by epoxy that resists high temperature. In firing test due to the bonding method and design tolerance pressure buildup by reaction was not confirmed. But ignition, flame propagation and actuation of micro structure from the reaction was observed. From the result basement of design and fabrication technology was obtained.
미래형 추진기관으로 주목받고 있는 스크램제트 엔진의 지상시험을 위해 시험모델을 설계하였다. 설계 마하수는 7.6, 고도는 30km로 두었으며 4개의 충격파를 흡입구에 배치하였다. 엔진의 흡입구는 Levenberg-Marquardt 최적화 기법, Korkegi 관계식을 이용하여 설계하였으며 연소기는 연료-공기 혼합 증진을 통하여 고연소효율 및 연소기 길이 단축을 구현할 수 있도록 설계하였다. 성능검증을 위한 전산해석에서 흡입구는 받음각 ${\pm}4^{\circ}$에서도 적절한 충격파배치를 보였으며 연소기는 공동을 설치하였을 때 연소효율이 향상됨을 확인할 수 있었다.
This study aims at the improvement on the process and die set required for forming of flanged two-piece thrust engine bearings form laminated sheet blanks. Several suggestions are made to reduce the number of forming or subsequent machining processes or to improve the dimensional precision of formed products. The results of finite element analysis show the design suggested in this study are useful and applicable to the forming process of flanged bearings.
75톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 개발 시제에 대한 조립체 성능시험이 터보펌프 실매질 시험설비에서 수행되었다. LN2와 케로신을 적용한 첫 시험에서는 터보펌프 구성품들의 조립체 상태에서의 수력/공력 성능 및 출력 매칭 점검이 설계회전수 근방에서 이루어 졌으며 LOX와 케로신을 적용한 실매질 시험에서는 터보펌프의 설계성능 및 엔진운용영역 탈설계 성능 검증이 이루어졌다. 탈설계시험의 경우, 내구성 검증을 위해 엔진의 운용시간을 초과하여 터보펌프가 운용되었으며 펌프입구압력을 설계 요구 유효흡입양정(NPSHr)에 가깝게 설정하여 흡입성능 검증을 병행하였다. 개발된 75톤급 액체로켓용 터보펌프는 성능, 운용시간의 엔진 요구규격을 만족시키는 것으로 확인되었다.
Numerical study is conducted to design the high temperature heat exchanger of Stirling engine by using the commercial CFD solver, FLUENT. The Fin-tube type of heat exchanger is designed as a reference model by considering the type of engine which is ${\beta}$-configuration. To find the optimal design of heat exchanger in heat transfer capacity numerical calculation is conducted by changing the shape, the number, and material of reference model in three-dimensional combustion field. Adjusted one-way constant velocity of working fluid that is helium is considered as the representative velocity of oscillating flow. The optimal design of heat exchanger considering the heat transfer capability is suggested by using the calculation results.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제17권4호
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pp.63-72
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1993
This paper deals with the determination of the main design parameters on the efficient .betha. type stirling engine for marine use having the rhombic drive mechanism. This studies are performed as following. (1) The characteristics of $\beta$ type stirling engine, (2) The kinds of driving mechanism, (3) The structure of rhombic drive mechanism, (4) The reasons of making choice of the rhombic drive mechanism in $\beta$ type stirling engines, (5) Ultimately the purpose of this paper is to determine the main design parameters of $\beta$ type stirling engines for marine use having the rhombic drive mechanism. Finally, We can adapt the result of this paper in designing of $\beta$ type stirling engine driven by the rhombic drive mechanism.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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