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큰 박리유동을 동반하는 관통형 핀틀노즐의 추력 특성 연구
정기연(Kiyeun Jeong),허준영(Junyoung Heo),성홍계(Honggye Sung),양준서(Juneseo Yang),하동성(Dongsung Ha) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5
관통형 핀틀 노즐의 핀틀 형상 및 위치에 따른 추력계수의 경향을 분석하였다. 난류모델은 저 레이놀즈수 k- 모델과 압축성 보정 모델 (Sarkar 모델)을 적용하여 선행연구를 통해 실험과 비교?검증하였다. 핀틀 위치에 따른 노즐 목의 크기를 예측하고, 기하학적 노즐 목의 위치는 수치해석 결과와 유사하였다. 노즐에서 발생하는 추력을 모멘텀 항과 압력 항으로 구분하여 추력 및 추력계수에 지배적인 항을 분석하고 과팽창조건에서 발생하는 박리유동이 추력에 미치는 영향을 확인하였다. Thrust coefficient of pintle shapes and positions has been analyzed. Two-equation turbulence models, the low Reynolds k-ε models with compressibility corrections proposed by Stoarkar are evaluated and compared with experimental results. The size of the nozzle throat to pintle position is favorably agreed with geometrical location of the throat. Major parameters affecting on the thrust, momentum and pressure, are analyzed so that the flow separations strongly impact to thrust and thrust coefficient in the over-expanded nozzle flow.
초임계 압력 조건에서 스월 인젝터 내 케로신 대체 모델의 열역학 물성 특성 연구
김국진(Kukjin Kim),허준영(Junyoung Heo),성홍계(Honggye Sung) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11
초임계 압력 조건에서 상태 방정식(이상 기체, SRK, PR, RK-PR)과 케로신 대체 모델에 따른 열역학 상태량과 스월 인젝터에서의 열역학 물성 특성을 연구하였다. 난류 수치 모델은 large eddy simulation을 사용하였으며 전달 물성치의 계산을 위해 Chung의 기법을 포함하고 있다. 열역학 상태량 비교를 통하여 매우 높은 정확도를 나타내는 실 기체 상태 방정식과 케로신 대체 모델을 도출하였다. 또한 초임계 스월 인젝터 내에서 열역학 물성(밀도, 음속, 점성 계수, 열 전도도)을 비교 조사하여 상태량 예측 정확도가 초임계 스월 인젝터에서의 동적 분사 특성에 큰 영향을 미치는 것이 관찰되었다. Thermophysical properties of kerosene surrogates in a swirl injector operating at supercritical pressure condition have been investigated using various equations of state(ideal gas, SRK, PR, RK-PR). Large eddy simulation has been applied for turbulent numerical model including Chung"s model for the calculation of transport properties. Based on the comparison of thermophysical properties such as density, speed of sound, viscosity, and thermal conductivity, the real gas equation of state, RK-PR, and a surrogate model consisting of 4 components are proposed to be very high accuracy. The thermophysical properties have fairly influence on the dynamic characteristics in supercritical swirl injector.
초임계 스월 인젝터에서의 케로신 Surrogate 모델에 대한 수치적 연구
김국진(Kukjin Kim),허준영(Junyoung Heo),성홍계(Honggye Sung) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
초임계 환경에서 작동하는 액체 로켓 엔진의 케로신 스월 인젝터에서 케로신 물성치에 따른 인젝터 내외에서의 분사 특성을 연구하였다. 케로신의 물성치를 계산하기 위해 surrogate 모델이 적용되었다. 난류 수치 모델은 large eddy simulation을 기반으로 하였으며 SRK 상태 방정식, Chung의 기법을 포함하고 있다. 초임계 환경의 수치 해석 결과는 천이 임계 조건의 결과와 비교되었으며 스월 인젝터 내부의 액막과 중심부 사이의 밀도 및 점성 계수 분포의 차이가 관찰되었다. Injection characteristics of a kerosene swirl injector of liquid rocket engine operating at supercritical environment have been investigated. Kerosene surrogate models are proposed to model the kerosene properties. Turbulent numerical model is based on large eddy simulation and contains Soave modification of Redlich-Kwong equation of state and Chung"s model. Numerical analysis results at supercritical environment are compared with the one at transcritical condition. Differences of density and viscosity are analyzed at both liquid film and core gas in the swirl injector.
연소실 및 추진제 변화에 따른 고체로켓 모터의 L<sup>*</sup> 불안정에 관한 연구
이동희,류승현,주성민,김준성,문희장,성홍계,양준서,Lee, Donghee,Ryu, Seunghyun,Joo, Seongmin,Kim, Junseong,Moon, Heejang,Sung, Honggye,Yang, Juneseo 한국항공운항학회 2015 한국항공운항학회지 Vol.23 No.4
In this paper, a theoretical study of low frequency non acoustic instability, the $L^*$ instability, of a solid rocket motor is investigated. The $L^*$ stability criterion is determined by analysing the $L^*$ stability curves of two very distinct propellants for five different geometrical combustors. The $L^*$ instability of two extreme fuels showed totally different behavior in terms of operating pressure of the combustor. A parametric study on the stability for different chamber volume and different throat area keeping constant $L^*$ is conducted and analyzed. It was found that one of the main parameters, the non-dimensional critical characteristic time, requires an enough margin from the critical $L^*$ stability curve.