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전단동축형인젝터를 통해 분사된 메탄-산소 이원추진제의 연소특성
홍준열(Joon Yeol Hong),배성훈(Seong Hun Bae),배대석(Dae Seok Bae),김정수(Jeong Soo Kim) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
본 연구는 이원추진제 추력기(thruster)에 사용되는 메탄-산소 연소특성규명의 선행연구로서 모델연소실 내 전단동축형인젝터를 통해 분사된 기체메탄-기체산소 비예혼합화염의 연소안정한계 및 화염형상을 도출하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. DSLR 카메라를 이용하여 화염 직접이미지(direct image)를 촬영하였고, 이미지 후처리(post-processing)를 통해 연소특성파악 및 화염길이 정량화를 수행하였다. 그 결과, 산화제 레이놀즈 수(Reo)가 증가함에 따라 이론반응비(stoichiometric ratio)에서 안정된 화염이 발생하였고, 동일 인젝터직경 조건에서 난류화염의 길이가 늘어남을 확인하였다. This study is a preliminary research on characterization of methane - oxygen combustion used in bipropellant thruster. The limit of combustion stability and flame shape of methane - oxygen non-premixed flame injected by shear coaxial injector in the model combustion chamber Experimental studies have been carried out. A direct image of the flame was photographed using a DSLR camera, and combustion characteristics and flame length were quantified through image post-processing. As a result, it was confirmed that the stabilized flame was generated at the stoichiometric ratio as the oxidizer Reynolds number (Reo) was increased, and the length of the turbulent flame was increased under the same injector diameter condition.
홍준열(Joon Yeol Hong),배성훈(Seong Hun Bae),배대석(Dae Seok Bae),김정수(Jeong Soo Kim) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12
본 연구는 이원추진체 추력기 핵심부품에 대한 성능평가의 일환으로, 기체메탄/액체산소를 추진제로 사용하는 스월 및 전단 동축형 인젝터의 리세스 길이와 분사압력에 따른 분무특성을 비교분석 하였다. 분무형상은 레이저진단법 및 DSLR 카메라를 이용하여 획득하였다. 인젝터의 리세스 길이가 증가함에 따라, 전단 동축형 인젝터 분무의 경우, 내부 및 외부 혼합영역의 구분 없이 리세스길이의 증가와 함께 분무각이 증가 하였다. 반면에, 스월 동축형 인젝터의 분무각은 외부혼합영역에서 증가하지만 내부혼합영역에서는 감소하였다. This research was carried out as part of the performance evaluation for the main parts of bipropellant thruster and it’s object is to investigate macroscopic spray characteristics with variation of recess length and operating conditions on the shear and swirl coaxial injector using gaseous methane/liquid oxygen as propellant. The spray shapes were obtained using laser diagnostic method and DSLR camera. In the case of shear-coaxial-injector spray, the increase of the spray angle was confirmed without dividing the internal and external mixing regions. On the other hands, in the case of swirl-coaxial-injector spray, the spray angle increased in the outer mixing region, but that decreased in the inner mixing region.