• 항공우주기술
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• 제11권1호
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• pp.126-134
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• 2012

본 논문을 통해 로켓 연소후류 전산해석에 적합한 단일화학종 비반응 해석 모델을 소개하였다. 이 모델의 기본적 개념은 고온 공기에 대한 동결 유동해석 기법에서 출발하였으나, 연소 후류에 대한 CEA 해석을 통해 구한 분자량 및 비열 값의 보정을 통해 동결 유동해석의 단점을 보완하였다. 단일화학종 비반응 해석모델과 유한속도 화학반응 해석 모델의 비교를 통해, 유사한 해석 결과를 얻는데 비반응 모델이 해석시간을 약 1/5 정도로 감소할 수 있음을 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제12권1호
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• pp.163-172
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• 2013

본 논문에서는 전산유동해석 기법을 활용하여 액체 로켓 연소 후류에 냉각수가 분사됨에 따라 발생하는 냉각 효과를 냉각수 분사량, 분사 위치, 분사 방식의 변화에 따른 영향을 고찰하였다. 연소 후류의 모사를 위해서는 동결 유동해석 기법에 기반한 단일화학종 비반응 해석 모델을 이용하였고, 연소 후류에 분사된 냉각수의 모사를 위해서는 Euler-Lagrangian 해석법에 따르는 이산 상 모델(Discrete Particle Model)을 사용하였다. 해석 결과 연소 후류의 약 2배 정도 냉각수가 투입되었을 때 연소 후류 중심부에서는 연소 후류의 온도가 상대적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

• 산업기술연구
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• 제20권B호
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• pp.45-53
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• 2000

A numerical study is done on the thrust vector control using gaseous secondary injection in the rocket nozzle. A commercial code, PHOENICS, is used to simulate the rocket nozzle flow. A $45^{\circ}-15^{\circ}$ conical nozzle is adopted to do numerical experiments. The flow in a rocket nozzle is assumed a steady, compressible, viscous flow. The exhaust gas of the rocket motor is used as an injectant to control the thrust vector of rocket at the constant rate of secondary injection flow. The injection location which is on the wall of rocket is chosen as a primary numerical variable. Computational results say that if the injection position is too close to nozzle throat, the reflected shock occurs. On the other hand, the more mass flow rate of injection is needed to get enough side thrust when the injection position is moved too far from the throat.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.316-319
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• 2008

A computational analysis has been conducted on the compressible flow in the turbine exhaust nozzle of the gas generator cycle liquid rocket engine. The commercial CFD code Fluent has been used. Four nozzle designs have been compared to select the turbine exhaust nozzle concept. Three candidates with single nozzle have comparable performance. The model with bifurcated nozzles shows significant performance loss. However it will be better in the view of balanced thrust distribution because of its symmetric geometry.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.193-197
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• 2010

로켓엔진 고공 환경 모사용 디퓨져에는 연소가스의 고열로부터 디퓨져를 보호하기 위해 물을 이용한 냉각시스템이 사용되며 냉각수의 유량 및 압력은 냉각 채널 내부에서 냉각수의 비등이 발생하지 않도록 결정된다. 따라서 냉각수 유량의 변화에 따른 냉각 채널 벽면의 최고온도 예측은 냉각시스템의 운용 압력을 결정하는데 주요한 변수가 된다. 본 연구에서는 열평형 이론에 근거하여 유량 변화에 따른 채널 벽면의 최고온도를 예측하는 방법을 기술하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1999년도 추계 학술대회논문집
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• pp.71-76
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• 1999

The base flow regions of a three-body sounding rocket containing multiple exhaust plumes were numerically investigated in three dimensions for a free stream Mach number of 2.7 at flight altitude 18.5 km. The flowfields were calculated using the full compressible Navier-Stokes equations with an one-equation turbulence model of Baldwin-Earth. The present calculations were executed based upon a chemically frozen, single perfect gas model assumption. Due to the symmetry of the three-body rocket of each single nozzle, only one fourth of the computational domain was considered for the analysis. The results indicate that a babe heating effect is not considerable due to the small expansion of the plumes. In the base, however, a low speed recirculating flow dominates the region.

• 한국추진공학회지
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• 제9권1호
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• pp.35-45
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• 2005

여러 고도에서 화학 반응과 열복사 효과가 로켓 플룸 유동에 미치는 영향을 살피기 위한 수치 연구를 수행하였다. 압축성 유동의 Navier-Stokes 방정식을 유한 체적법에 근거한 완전 내재적 TVD코드로 해석하였으며, 탄화수소 혼합물의 자세한 열화학적 속성을 고려한 화학 평형과 광학적으로 두꺼운 매체의 열복사를 유동 해석 코드에 포함하였다. 지상 마하수 0, 고도 5.06 km에서 마하수 1.16 그리고 17.34 km에서 마하수 2.90로 비행하는 등유 연료 로켓의 플룸 유동을 해석하였다. 해석 결과는 서로 다른 고도 조건에서의 플룸의 구조와 함께 화학 반응과 복사의 영향을 보여 주었다. 추진 성능과 기저부 열차단의 측면에서, 화학 반응에 의한 배출가스의 온도 상승은 특히 고고도에서 무시할 수 없음을 알 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2004년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.146-153
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• 2004

The Numerical study has been carried out to investigate the effects of chemical reaction and thermal radiation on the rocket plume flow-field at various altitudes. The theoretical formulation is based on the Navier-Stokes equations for compressible flows along with the infinitely fast chemistry and thermal radiation. The governing equations were solved by a finite volume fully-implicit TVD(Total Variation Diminishing) code which uses Roe's approximate Riemann solver and MUSCL(Monotone Upstream-centered Schemes for Conservation Laws) scheme. LU-SGS (Lower Upper Symmetric Gauss Seidel) method is used for the implicit solution strategy. An equilibrium chemistry module for hydrocarbon mixture with detailed thermo-chemical properties and a thermal radiation module for optically thin media were incorporated with the fluid dynamics code. In this study, kerosene-fueled rocket was assumed operating at O/F ratio of 2.34 with a nozzle expansion ratio of 6.14. Flight conditions considered were Mach number zero at ground level, Mach number 1.16 at altitude 5.06km and Mach number 2.9 at altitude 17.34km. Numerical results gave the understandings on the detailed plume structures at different altitude conditions. The diffusive effect of the thermal radiation on temperature field and the effect of chemical recombination during the expansion process could be also understood. By comparing the results from frozen flow and infinitely fast chemistry assumptions, the excess temperature of the exhaust gas resulting from the chemical recombination seems to be significant and cannot be neglected in the view point of performance, thermal protection and flow physics.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.49-53
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• 2015

Thrust vector control is the method which generates the side force and roll moment by controlling exhausted gas directly in a rocket nozzle. TVC is classified by mechanical and fluid dynamic methods. Mechanical methods can change the flow direction by several objects installed in a rocket nozzle exhaust such as tapered ramp tabs and jet vane. Fluid dynamic methods control the flight direction with the injection of secondary gaseous flows into the rocket nozzle. The tapered ramp tabs of mechanical methods are used in this paper. They installed at the rear in the rocket nozzle could be freely moved along axial and radial direction on the mounting ring to provide the mass flow rate which is injected from the rocket nozzle. TVC of the tapered ramp tabs has the potential to produce both large axial thrust and high lateral force. We have conducted the experimental research and flow analysis of ramp tabs to show the performance and the structural integrity of the TVC. The experiments are carried out with the supersonic cold flow system and the schlieren graph. This paper provides to analyze the location of normal shock wave and distribution of surface pressure on the region enclosed by the tapered ramp tabs.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권12호
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• pp.913-919
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• 2015

초공동 수중비행체는 수중에서 시속 300 km 이상의 속력을 가진다. 초공동 수중비행체는 로켓추진을 동력으로 사용하기 때문에 초공동 수중비행체의 수치해석은 물과 수증기, 배기가스로 이루어진다상 유동을 다루게 된다. 배기가스가 수중비행체에 미치는 영향은 초공동 수중 비행체 성능연구에 중요한 부분이다. 본 연구에서는 초공동 수중비행체 주변의 유동장에 대한 수치해석을 통하여 배기가스가 비행체의 항력에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 배기가스가 없는 경우, 수중비행체를 둘러싼 초공동으로 물이 유입되는 재유입현상에 의해 수중비행체 항력의 변화가 발생한다. 추진체가 있는 경우 배출되는 가스는 재유입현상에 의한 영향을 감소시킨다. 또한 배기가스는 마하디스크를 생성하며 그 영향을 받아 항력 변화가 발생한다.