• 제목/요약/키워드: 수직분사

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고온고속기류 중에 수직 분사되는 액체제트의 연소 및 분무특성 (Combustion and Spray Characteristics of Jet in Crossflow in High-Velocity and High-Temperature Crossflow Conditions)

  • 윤현진;구건우;김준희;홍정구;박철우;이충원
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제37권1호
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    • pp.67-74
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    • 2013
  • 주류공기에 수직으로 분사되는 JICF 분사시스템은 연소실내에서 주류공기의 영향을 최소화하면서 미립화 및 연소성능을 향상시키기 위한 추진시스템의 연료분사 방식으로 넓은 적용범위를 가지고 있다. 하지만 JICF 분사시스템에서 산화제인 공기와 연료의 불충분한 혼합성능은 연소실 내에서의 불균일한 화염구조를 형성한다. 따라서 본 연구에서는 JICF 분사시스템의 램제트 연소기에서 연료와 공기의 부족한 혼합성능에 기인한 연소의 불균일한 화염구조를 실험적으로 확인하고, 연료 제트의 침투깊이, 분열점 등을 예측하기 위한 상관관계식을 유도함으로서 JICF 분사시스템에서 연소성능에 영향을 미치는 액체제트와 주류공기와의 분무 및 혼합특성을 파악하였다. 특히, 액체 제트의 침투깊이를 주류공기의 유동방향의 상류와 하류로 나누어 상관관계식을 유도하여 좀더 정확한 침투깊이의 예측이 가능하도록 하였다.

하이퍼 혼합기를 사용한 저엔탈피 초음속 유동장 내연소 특성 연구 (Combustion Characteristics Study using Hyper-mixer in Low-enthalpy Supersonic Flow)

  • 김채형;정인석
    • 한국추진공학회지
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    • 제17권6호
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    • pp.75-80
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    • 2013
  • 본 연구에서는 마하 2의 실험실 규모의 풍동장치에서 플라즈마 제트 토치를 점화기로 사용하여 강제점화에 대한 연소 특성을 연구하였다. 하이퍼 혼합기는 혼합기로 사용되었다. 수직분사의 경우, 하나는 하이퍼 혼합기의 웨지면에 충돌하도록 하였으며, 다른 하나는 차가운 주유동으로 바로 분사되도록 하였다. 하이퍼 혼합기와 충돌하는 경우 충돌된 연료는 분산되며 확산 혼합에 의해 혼합성능이 증대된다. 또한 혼합된 가스는 대부분 플라즈마 제트의 열원으로 유입되어 연소 성능을 증대시킨다. 하지만 주유동으로 직접 분사되는 경우는 초음속의 주유동 내에서 점화되지 못하고 많은 양의 연료가 소비된다. 따라서 강제점화방식의 연소의 경우에는 많은 양의 연료-공기 혼합물을 점화가 가능한 열원으로 공급하는 것이 중요하다.

수직분사제트에서 다양한 분사각도의 분무궤적 특성에 대한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Trajectory Characteristics of Liquid Jet with Canted Injection Angles in Crossflow)

  • 김민기;송진관;황정재;윤영빈
    • 한국추진공학회지
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    • 제12권6호
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    • pp.38-47
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    • 2008
  • 횡방향으로 유입되는 공기유동에서 연료 제트의 액주 및 액적영역의 궤적에 관한 연구를 수행하였다. 실험방법으로는 직접사진촬영방법과 평면레이저유도형광 기법을 사용하여 분석하였다. 본 연구의 목적은 공기유동 방향에 수직으로 분사되는 분무와 분사각도의 분무에서 궤적에 대한 경험식을 도출하여 기존 연구결과와 비교분석하고, 대향분사에서의 궤적에 대한 경험식을 도출하는데 있다. 실험을 통하여 액주 및 액적 영역의 궤적은 연료분사차압, 공기의 유속, 분사기 지름 크기, 분사각도에 의하여 결정되며, 정방향의 분무와 대향분사 결과에 있어서는 실험식 상수의 차이가 있음을 확인하였다.

수직분사제트에서 액적크기특성에 대한 실험적 연구 (An Experimental Study on Droplet Size Characteristics of Liquid Jets in Subsonic Crossflow)

  • 김민기;송진관;김진기;윤영빈
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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    • pp.59-63
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    • 2006
  • 횡단류 아음속유동장에서 연료의 수직 분사시 나타나는 액적영역의 액적들을 직접사진촬영으로 측정하고 PLLIF 실험을 통하여 얻은 강도 값으로 SMD분포를 측정하였다. 본 연구의 목적은 정상유동에서의 액적들의 크기 및 분포를 관찰하고, 캐비테이션 및 수력튀김 현상에 대한 액적들의 차이를 확인하는 것이다. 실험을 통하여 정상유동의 액적들은 분사차압, 공기의 유속, 침투거리, 인젝터 지름에 대한 하류방향 거리비(x/d)에 의하여 결정되며, 캐비테이션에 의한 난류강도, 유효지름에 따라 차이가 있음을 확인하였다.

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아음속 수직분사제트에서 액적크기 특성에 대한 실험적 연구 (An Experimental Study on Droplet Size Characteristics of Liquid Jets in Subsonic Crossflow)

  • 김민기;손진관;김진기;황용석;윤영빈
    • 한국분무공학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.115-122
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    • 2007
  • The spray characteristics and drop size measurements have been experimentally studied in liquid jets injected into subsonic crossflow. With water as fuel injection velocity, injection angle and atomize. internal flows were varied to provide of jet operation conditions. The injector internal flow was classified as three modes such as a non-cavitation flow, cavitation, and hydraulic flip flows. Pulsed Shadowgraph Photography measurement was used to determine the spatial distribution of the spray droplet diameter in a subsonic crossflow of air. And this study also obtains the SMD (Sauter Mean Diameters) distribution by using Planar Liquid Laser Induced Fluorescence technique. The objectives of this research are get a droplet distributions and drop size measurements of each condition and compare with the other flow effects. As the result, This research has been showned that droplet size were spatially dependent on air-stream velocity, fuel injection velocity, injection angle effects, and normalized distance from the injector exit length(x/d, y/d). There are also different droplet size characteristics between cavitation, hydraulic flip and the non-cavitation flows.

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미세노즐을 통해 수직분사된 수증기의 직접접촉응축 영역도 (The regime map for the direct contact condensation of steam vertically injected through a mini nozzle)

  • 이수관;배성효;김무환
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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    • pp.1075-1079
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    • 2004
  • Steam was vertically discharged into water through mini nozzles of various diameters (d=0.115, 0.520, 1.55mm). The condensation was observed and categorized into several types of condensation regimes for each of the nozzles. Compared with the regimes in the previous researches, the regimes of 'internal necking with attached bubble' and 'internal chug with detached bubble' were newly observed. Depending on a nozzle, some regimes expanded, shrank, or moved in the regime map. For the nozzle of 1.55mm, the regime map was similar to Chan and Lee (1982) except that the regime of 'internal chug' was not observed. For the nozzle of 0.115mm, the regime of 'internal chug' appeared even at high pool temperature.

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수직분사 막냉각구멍 내부에서의 3차원 유동특성 (Three-dimensional flow within a film-cooling hole normally oriented to the main flow)

  • 이상우;주성국
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제21권9호
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    • pp.1185-1197
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    • 1997
  • Three-dimensional flow within a film-cooling hole, which is normally oriented to the main flow, has been measured by using a straight five-hole probe for the blowing ratios of 1.0 and 2.0. The length-to-diameter ratio of the injection hole is fixed to be 1.0 throughout the whole experiments. The result shows that the secondary flow within the hole is strongly affected by the main flow and flow separation at the hole inlet. The higher blowing ratio provides less influence of the main flow on the injectant flow. The three-dimensional flow at the hole exit is considerably altered due to the strong interaction between the injectant and main flow. The aerodynamic loss produced inside the injection hole is mainly attributed to the inlet flow separation.

초음속 유동장내에서의 연료의 수직분사 혼합과정에 대한 수치해석 및 초음속 풍동시험 (Numerical Simulation and Supersonic Wind Tunnel Test on the Mixing Process of Transverse Injection to Supersonic Flow)

  • 김성돈;이양지;정인석
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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    • pp.61-61
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    • 2002
  • 스크램 제트 엔진의 설계에서 초음속으로 유입된 공기의 짧은 잔류시간으로 인한 연료-공기의 혼합은 가장 중요하며 해결하기 힘든 문제이다. 전헝적인 비행 조건에서 흡입 공기가 극초음속 비행기 엔진 내에서 잔류하는 시간의 단위는 1 ms 정도이어서 짧은 시간 동안 연료와 공기는 효율적으로 혼합되어야 하며, 최대의 추진력을 얻기 위하여 과도한 공력저항없이 연소 가능한 연료-공기 혼합기를 생성시킬 수 있는 효율적인 연료-공기의 혼합 방법이 요구된다. 현재까지 가장 많이 연구되어 온 혼합 방법은 엔진 입구로 들어오는 공기 유동에 수직 방향으로 연료를 분사하는 것으로 이 방법은 연료 유동 방향과 공기 유동 방향이 수직이기 때문에 추력 손실이 생기는 단점을 갖고 있지만, 초음속으로 유입되는 공기에 수직으로 연료를 분사하게되면 분사 위치 앞에 궁형 충격파가 생겨서 감속되어 유동이 회전하는 재순환영역이 생기고 연료의 혼합이 잘 이루어지는 장점이 있다.

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초음속 자유유동에 수직으로 분사되는 제트유동장에 관한 연구 (Study of The Air Jet Normally Injected into Supersonic Stream)

  • 구병수;김희동
    • 한국추진공학회지
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    • 제4권4호
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    • pp.42-49
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    • 2000
  • 초음속 자유유동에 수직으로 분사되는 초음속 제트유동장을 모사하기 위하여 2차원 Navier-Stokes 방정식과 여러 가지 난류모델을 적용하여 수치계산을 수행하였다. 본 연구에서는 주유동과 분사유동의 압력비와 주유동의 마하수를 변화시켜 두 혼합유동의 특성을 조사하였다. 본 연구의 결과로부터 두 유동의 압력비가 증가할수록 주유동의 박리위치와 재부착 위치는 각각 상류와 하류로 이동하였으며 마하 디스크 높이는 압력비가 증가할수록, 분사유통의 마하수가 감소할수록 증가하였다.

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DES를 이용한 초음속 유동내 수직 연료분사 유동의 난류 연소 해석 (Turbulent Combustion Dynamics of Transverse Fuel Injection into a Supersonic Crossflow using DES)

  • 원수희;정인석;최정열
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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    • pp.334-337
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    • 2008
  • 초음속 주 유동내 연료의 수직분사에 의한 비정상 반응 유동장에 대한 3차원 수치해석이 DES 난류 모델과 상세 화학반응 모델을 이용하여 수행되었다. 난류 반응 유동의 물리적 현상을 이해하기 위하여 해석 및 실험 결과를 비교하였다. 계산에 의해 구해진 OH 분포는 실험의 OH-PLIF 결과를 잘 모사하고 있다. 반면, 점화 지연 시간은 계산과 실험 사이에 차이를 보이고 있으며, 이는 실험적 계측의 한계에 기인하는 것으로 생각된다.

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