• 제목/요약/키워드: optical patternator

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분무 패턴 측정을 위한 평면 이미지 기법 (A Planar Imaging System for Spray Patternation)

  • 이경진;정기훈;윤영빈;정경석;정인석
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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    • pp.7-7
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    • 1998
  • 액체 연료 분포의 균일성과 대칭성은 연소 효율을 높이고, 공해 물질을 줄이는데 있어서 필수적인 요소이기 때문에 분무 패턴을 정량적으로 해석하는 것은 매우 중요하다. 고전적으로 사용되고 있는 mechanical patternator는 ⅰ) 유동을 교란시키고, ⅱ) 공간 분해능이 떨어지며, ⅲ) 복잡한 재순환 유동이나 화학 반응이 있는 유동에서의 적용이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점들을 극복하기 위하여 레이저를 이용한 optical patternator에 대한 연구가 진행되고 있다. Optical patternator는 유동을 교란시키지 않으면서 고해상도의 분무 패턴 측정을 할 수 있다. 형광 신호는 물질의 체적에 비례한다. 따라서, 레이저 평면광을 분무에 조사시켜 주어서 유도되는 형광 신호를 이용하는 평면액체 레이저 유도 형광법(PLLIF : Planar Liquid Laser Induced Fluorescence)은 분무패턴을 알아보는 매우 유용한 방법이다.

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Dense Spray Patternation using Optical Tomography

  • Cho, Seongho;Park, Gujeong;Yoon, Youngbin
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제14권4호
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    • pp.398-407
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    • 2013
  • Optical tomography was used to measure the pattern of spray cross-section. The maximum-likelihood estimation (MLE) algorithm was used to reconstruct the spray cross-section from the measured transmission rate of the spray. A swirl-type injector was used to form an optically dense spray, and the test was carried out in a high-pressure chamber, to control the pressure condition of the test site. Before the experiment, the reliability of the MLE-based reconstruction algorithm was verified, by comparing it with a conventional filtered back projection reconstruction (FBP) method. The MLE algorithm showed superior reconstruction of the image. In the spray patternation experiment, the results of the optical tomography and optical line patternator, which uses Mie scattering signal information, were compared. While measuring the cross-section of optically dense spray, the intensity of the scattering signal had attenuated to an uncorrectable level, which led to incorrect spray pattern measurement by the optical line patternator. However, reliable results were obtained by optical tomography, under the same condition. Finally, the pattern of the optically dense spray was measured at various chamber pressures, of up to 3 MPa. As the chamber pressure increased, the hollow cone-shaped swirl spray shrank, and the attenuation coefficient value of the inner region increased.

광학 선형 패터네이터를 이용한 고압 환경 하에서의 분무 측정 (Spray Measurement Using Optical Line Patternator at High Ambient Pressure)

  • 고현석;신상희;윤영빈
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제3권1호
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    • pp.63-70
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    • 2005
  • Optical Line Patternator(OLP) has been applied to get a distribution of the spray at high ambient pressure. OLP is a combined technique of extinction measurement and image processing. The attenuated intensity of laser beam after traversing spray region was measured by using a photo-detector, and the line image of Mie-scattering was captured simultaneously in the path of each laser beam by using a CCD camera. The distribution of extinction coefficient in the spray is obtained by processing these data with the algebraic reconstruction technique. From the distribution of extinction coefficient, the surface distribution of spray can be reconstructed. OLP does not use laser sheet but use laser beam so that the noise effect of multiple scattering, caused by increasing number density of droplet in high pressure environment, is reduced drastically. OLP is expected as a suitable method which can investigate the characteristics of relatively large spray under the high pressure environment such as liquid rocket engine.

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오픈형 압력 스월 분무의 특성 측정에 관한 연구 (A study on the characterization of open-type swirl injector)

  • 송다훈;이현창
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.43-49
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    • 2021
  • In this experimental study, measurement techniques such as backlight imaging, optical patternator, and laser sheet drop sizing were applied to characterize open-type swirl injector used in Russian liquid rocket engine, RD 107. The typical development of swirl spray was observed in backlight images. The breakup length was measured by using the ratio between Mie scattering and fluorescence signal. Relative Sauter Mean Diameter was measured by using laser sheet drop sizing and the possible source of errors were discussed.

F-O-O-F 인젝터의 혼합 특성 (The mixing characteristics of Unlike Split Triplet(F-O-O-F) Impinging-Jet Injector Elements)

  • 임병직;정기훈;윤영빈
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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    • pp.283-286
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    • 2002
  • The mixing of fuel and oxidizer and each mass distribution of unlike split triplet(F-O-O-F) injector for liquid rocket which are known to affect the combustion efficiency significantly, has been investigated using PLLIF technique. Experiment is conducted to investigate the effect of mixture ratio(MiR), momentum ratio(MoR) and impinging angle on mixing efficiency. The mixing efficiency, which is introduced by Rupe, gives the global chracteristic of spray mixing. Experiment far comparison with triplet injector(F-O-F), which has same momentum ratio and impinging angle with split triplet injector is conducted.

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레이저를 이용한 분무 가시화 (Spray Visualization Using Laser Diagnostics)

  • 윤영빈
    • 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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    • 한국가시화정보학회 2005년도 한국가시화정보학회 연소/내연기관 부문 학술강연회
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    • pp.87-112
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    • 2005
  • 분무를 정량적으로 측정하는 것은 노즐의 설계와 개발을 위해서 뿐만 아니라 연소 시스템 전반의 효율 및 불안정성의 제거, 공해 저감 등의 요구 조건을 만족하기 위해서 중요하다. 이를 위해 이전에는 분무장 내에 수집관을 삽입하는 기계적 패터네이터(Mechanical Patternator)와 같은 삽입식 측정 방식을 이용하여 왔으나, 최근에는 고속카메라, Malvern particle analyzer, PDPA, 광학 패터네이터(Optical Patternator)와 같은 분무장을 교란시키지 않으면서도 빠른 측정이 가능한 가시화 기술들이 적용되고 있다. 특히 광학 패터네이터는 레이저 평면광을 이용하여 분무를 측정하는 비삽입식 기술로 단시간 내에 분무장 내 액체 연료의 질량 및 액적 크기의 단면 분포를 동시에 얻어낼 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나 분무 액적들의 수밀도가 증가하는 경우에는 이들 액적에 의한 입사광 및 신호 감쇠, 다중산란 등에 의한 오차가 심하게 발생하여, 기존의 PDPA, PLIF 등의 광학 기법으로는 충분히 신뢰할 만한 결과를 얻기가 어렵게 된다. 이러한 분무를 정량적으로 측정하기 위해서는 입사광의 감쇠뿐만 아니라 분무장 내 액적들에 의한 신호의 감쇠 과정에 대한 고려가 필요하다. 주면 액적들의 영향을 최소한으로 줄이기 위해서는 레이저 평면광을 사용하는 광학 패터네이터와 달리 레이저 광선을 분무장에 조사하여 고압에서 나타날 수 있는 다중 산란에 의한 오차를 최소화할 수 있다. 이러한 이미지 처리 기법을 이용하는 광학 선형 패터네이터(Optical Line Patternator)를 이용하여 기존 레이저 계측기법으로 측정이 곤란하였던 고압 환경 하에서의 스월 동축형 인젝터의 분무 특성을 해석할 수가 있다. 2015(년도) 6,388, 2025(년도) 13,367, 2035(년도) 18,756, 2045(년도) 22,595, 시장점유율 증가로 인한 수출액 증가분 누적(억원) : 2015(년도) 3,411, 2025(년도) 8,847, 2035(년도) 14,433, 2045(년도) 18,005 또한 시나리오 비교평가를 실시하여 본 결과, 본 연구에서 정의한 순편익 누적(Cumulative Net Profit) 변수를 적용하면 현재 연구비 추세 대비 $30\%$ 까지 연구비를 증가 시키는 것이 효율적임을 알 수 있었다.성, 생산 용이성, 제품 디자인의 우수한 정도가 a=0.01 수준 하에서 유의적으로 추정되었다. 이들 변수들 중에서 품질경쟁력에 가장 큰 영향을 미치는 측정변수는 제품의 기본 성능, 수명(내구성), 신뢰성, 제품 디자인의 순서로 추정되었다. 이것은 한국 제조업이 아직 산업 디자인이 품질경쟁력에 크게 영향을 미치는 성숙단계에 이르지 못하였음을 의미한다. (2) 제품 디자인에게 영향을 끼치는 유의적인 변수는 연구개발력, 연구개발투자 수준, 혁신활동 수준(5S, TPM, 6Sigma 운동, QC 등)이며, 제품 디자인은 우선 품질경쟁력을 높여 간접적으로 고객만족과 고객 충성을 유발하는 것으로 추정되었다. 상기의 분석결과로부터, 본 연구는 다음과 같은 정책적 함의를 도출하였다. 첫째, 신상품 개발과 혁신을 위한 포괄적인 연구개발 프로젝트를 품질 경쟁력의 주요 결정요인(제품의 기본성능, 신뢰성, 수명(내구성) 및 제품 디자인)과 연계하여 추진해야 할 것이다. 둘째, 기업은 디자인 경영 마인드 제고와 디자인 전문인력 양성을, 대학은 디자인 현장 업무를 통하여 창의력 증진과 기획 및 마케팅 능력 교육을, 정부는 디자

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고압 환경에서의 분무 특성 계측을 위한 광학 토모그래피 기법 연구 (Study of Optical Tomography for Measurement of Spray Characteristics at High Ambient Pressure)

  • 조성호;임지혁;최호연;윤영빈
    • 한국추진공학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.36-44
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    • 2009
  • 광학 선형 패터네이터 및 광학 토모그래피 기법을 사용하여 높은 주위 기체 압력 조건에서 분무단면을 측정하였다. 레이저 직선광이 분무 영역을 지나도록 하여 발생하는 Mie 산란 신호 및 직선광의 투과율을 측정하였으며, 이로부터 Beer-Lambert 법칙 및 수학적 단면 재구성 기법을 이용하여 분무 단면의 감쇠 계수 분포를 재구성하였다. 높은 주위 기체 압력 조건에서 광학적으로 밀한 분무가 발생하며, 그 결과 산란 신호의 감쇠 효과가 크게 증가한다. 따라서 미 산란 신호를 이용하는 광학 선형 패터네이터의 경우 감쇠 효과를 완화하는 데 한계를 보인다. 광학 토모그래피의 경우 분무를 통과하는 레이저광의 투과율 정보만을 이용하여 성공적으로 분무 단면을 재구성하였다.

고압 환경 하에서의 분무 분포 측정 (Spray Distribution Measurement at High Ambient Pressure)

  • 조성호;임지혁;윤영빈;최성만;한영민
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.59-65
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    • 2008
  • Distribution of spray was measured. Optical Line Patternator (OLP) was used to measure the planar distribution of the spray from a swirl-coaxial type injector. Ambient pressure was varied and injection pressure was fixed in experiment. As ambient pressure increased, spray distribution was changed from hallow cone to solid cone shape, and spray angle was decreased. Limitation in measuring dense spray was found at high ambient pressure condition.

에탄올/가솔린 혼합연료의 물리적 특성에 따른 분무 특성 비교 (Comparison of Spray Characteristics according to Physical Properties of Ethanol/Gasoline Blended Fuel)

  • 김웅일;김영근;이황복;이기형
    • 한국분무공학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.109-115
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    • 2017
  • The aim of this study is to investigate the effect of physical properties of fuels on spray characteristics in the gasoline direct injection system. Injection rate, spray visualization, and spray pattern experiments were performed to analyze the spray characteristics of ethanol, gasoline, and ethanol/gasoline blends. We measured injection rate of each fuel via the Bosch method. The spray visualization experiment was also carried out at atmospheric pressure using a high-speed camera. Finally, the average of drop surface area per unit volume was measured using the optical patternator. The experimental results from Bosch method showed that peak injection rate increased when the volume fraction of ethanol increased. In addition, higher viscosity of ethanol than that of gasoline leads to longer injection delay. At the initial injection region before reaching 0.8 ms, the spray tip penetration becomes longer as increasing the volume fraction of ethanol, but reversely shorter after 0.8 ms. It was found that ethanol makes spray angle become larger. The surface area per unit volume of the drop was decreased as the distance from the injection tip or the concentration of the gasoline increased.