외부 충격에 의한 손상을 고려한 화약과 추진제의 폭발모델 개발

김보훈(Bohoon Kim),여재익(Jai-ick Yoh) 한국연소학회 2012 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.- No.45

팰릿 포장된 고폭탄의 연쇄폭발 현상에 관한 연구

김보훈(Bohoon Kim),김민성(Minsung Kim),여재익(Jai-ick Yoh) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12

본 연구에서는 8발 팰릿 포장된 155 ㎜ 고폭탄의 동조폭발 현상을 해석하기 위하여 시험체로부터 각각 15 m 및 20 m 거리에 위치한 게이지로부터 폭발파의 압력을 측정하였다. 2차원 전산해석으로 도출된 폭발파의 도달 시간과 최대압력 및 팽창구간의 파형이 실험적으로 측정된 압력파의 구조와 잘 일치하는 것으로 확인되었다. PBXN-109의 폭굉 모델링이 정밀하게 구성되었음을 검증하는 동시에 AISI 9260 케이스의 파편 생성 패턴에 대한 정보를 획득하였다. The present study focused on sympathetic detonation employing 8 pallet-packaged 155 ㎜ high explosive filled with PBXN-109 using 2D a hydrodynamics and the experiment. The study was performed to compare the pressure profiles measured at 15 m and 20 m probes from the test object in order to verify the detonation modeling of PBXN-109. The measured pressure wave were confirmed to be in good agreement with the numerical results and the fragmentation pattern of AISI 9260 case was deduced.

ANFO 화약의 폭발 반응에 관한 수치해석적 연구

김보훈(Bohoon Kim),여재익(Jai-ick Yoh) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.5

화약-격벽간 상호작용에 의한 격벽착화기 연구

김보훈(Bohoon Kim),강원규(Wonkyu Kang),장승교(Seung-gyo Jang),여재익(Jai-ick Yoh) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

격벽을 사이에 두고 여폭약과 수폭약으로 충전된 파이로 착화기는 격벽의 압력 감쇠 현상과 고에너지 물질의 충격 점화 민감도 특성을 지닌다. 격벽착화기는 항공우주 분야에서 널리 사용되고 있지만, 고에너지 물질의 충격 점화 및 폭굉 반응, 격벽 물질 내부에서의 압력 감쇠 및 형상 변화에 대한 정확한 모사가 어렵기 때문에 수치해석적 연구가 이루어지지 않은 실정이다. 본 연구에서는 pentolite 작약과 열폭압 RDX 화약의 화학반응을 모델링하고 오일러리안 기반의 레벨셋 기법이 적용된 다중물질 하이드로 코드를 사용하여 격벽착화기의 점화 현상을 전산모사하였다. 화약-격벽간 상호작용 및 임계 두께, 음향 임피던스를 분석하여 격벽착화기의 점화 특성을 정량화하였다. A pyrotechnic system that consists of donor/acceptor pair separated by a gap relies on shock attenuation characteristics of the gap material and shock sensitivity of the donor and acceptor charges. Despite of its common use, numerical study of such pyrotechnic train configuration is seldom reported because proper modeling of the full process requires precise capturing of the shock wave attenuation in the gap prior to triggering a full detonation of high explosive and accurate description of the high strain rate dynamics of the explosively loaded inert confinements. We apply a hybrid particle level-set based multimaterial hydrocode with reactive flow models for pentolite donor and heavily aluminized RDX as acceptor charge. The complex shock interaction, critical gap thickness, acoustic impedance, and go/no-go characteristics of the pyrotechnic system are quantitatively investigated.

고에너지 물질의 반응속도식 정의를 위한 이론적 모델

김보훈,김기홍,박정수,여재익 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.4

The analytical model determining the unknown parameters of reaction rate equation which is necessary to simulate the combustion phenomena of energetic materials is proposed. The relationship between detonation velocity and size effect of energetic materials is derived from simplified JWL++ model. Theoretical model is used to investigate the combustion characteristics of certain energetic materials before running Hydrocode by pre-determination of unknown parameter, b. When b=0.8, the behavior of HANFO gunpowder is in the form of concave-up and ANFO explosives has the concave-down form in case of b=1.5. The analytical model provides efficient and highly accurate results rather than previous method which simulated the unconfined-rate-stick via the numerical means. 고에너지 물질의 연소 현상을 해석하기 위하여 반드시 필요한 반응속도식의 미정상수를 결정하는 이론적 방법을 제안하였다. I&G 모델을 간략화 한 JWL++ 모델로부터 폭굉 파속(detonation velocity)과 고에너지 물질의 크기효과(size effect)에 대한 관계식을 유도하였다. 소개된 이론적 모델은 수치해석기법인 Hydrocode를 사용하기 전에 미정상수 b를 미리 결정함으로써 특정 고에너지 물질의 연소 특성을 규명하는데 사용된다. HANFO 계열 화약의 질량 분율은 b=0.8일 때 concave-up 형태로, ANFO 계열 화약은 b=1.5일 때 concave-down 형태로 도출되었다. 이론적 방법은 기존의 고에너지 물질의 연소시험을 모사한 수치해석적 방식보다 효율적이고 정확도가 높은 결과를 제공하므로 진일보 된 방법이라고 할 수 있다.

격벽착화기 내 충격 전달에 관한 연구

김보훈(Bohoon Kim),김민성(Minsung Kim),여재익(Jai-ick Yoh) 한국연소학회 2015 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.2015 No.12

A pyrotechnic system that consists of donor/acceptor pair separated by a gap relies on shock attenuation characteristics of the gap material and shock sensitivity of the donor and acceptor charges. We apply a level-set based multimaterial hydrocode with reactive flow models for pentolite donor and heavily aluminized RDX as acceptor charge. The complex shock interaction, critical gap thickness, acoustic impedance, and go/no-go characteristics of the pyrotechnic system are quantitatively investigated.

고에너지 물질의 연소반응 해석을 위한 반응속도식 개발 및 정의에 관한 연구

김보훈(Bohoon Kim),여재익(Jai-ick Yoh) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

고에너지 물질의 연소 현상을 해석하기 위하여 반드시 필요한 반응속도식과 이를 구성하고 있는 미정상수를 결정하는 이론적 방법을 제안하였다. 개선된 I&G 모델은 기존의 반응속도식이 갖던 문제점들을 효과적으로 극복하면서 동시에 중요한 물리적 의미를 내포하는 형태로 제안되었다. 이는 공극붕괴(void collapse)로 인한 hotspot의 생성을 의미하는 점화 모델과 폭굉(detonation)으로의 천이를 의미하는 화염 발달 모델의 합으로 구성되어 있다. 또한 함께 소개된 이론적 모델은 고에너지 물질의 수치해석 기법인 Hydrocode를 사용하기 전에 미정상수 b, G, x, I를 결정함으로써 특정 고에너지 물질의 연소 특성을 규명하는데 사용된다. 이론적 방법은 기존의 고에너지 물질의 연소 시험을 모사한 수치해석적 방식보다 효율적이고 정확도가 높은 결과를 제공하므로 진일보 된 방법이라고 할 수 있다. A modified Ignition and Growth(I&G) model which is necessary to simulate the combustion phenomena of energetic materials and an analytical model determining the unknown parameters of the reaction rate equation are proposed. The modified I&G model sustains important physical implications with overcoming some problems of previous rate equations. This rate model consist of Ignition term which represent the formation of the hotspot due to void collapse and Growth term which means the shock to detonation transition phenomena. Also, the theoretical model is used to investigate the combustion characteristics of certain energetic materials before running Hydrocode by pre-determination of unknown parameter, b, G, x, I The analytical model provides efficient and highly accurate results rather than previous method which simulated the unconfined-rate-stick via the numerical means.

소형 터보제트엔진을 이용한 실험 교육 개발

김보훈,이창진 한국항공우주학회 2008 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.- No.-

외부 파편 및 총탄 충격을 고려한 고에너지 물질의 반응모델 개발

김보훈(Bohoon Kim),도영대(Youngdae Doh),김창기(Changkee Kim),유지창(Jichang Yoo),여재익(Jai-ick Yoh) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11

외부 충격이 고려된 고에너지 물질의 폭발 현상을 해석하기 위한 압력 기반의 반응모델을 제안하였다. 시간에 따른 생성물의 질량분율을 의미하는 반응속도식은 압축으로 인한 열점의 생성을 의미하는 점화항과 SDT 현상에서 폭굉의 전파를 의미하는 폭발파 성장항, 그리고 외부 충격에 의한 소성변형을 의미하는 변형항으로 구성된다. 또한 밀도와 압력에 대한 민감상수 a, b는 물리화학적 근거에 의해 이론적으로 결정되며, 크기상수 I, G는 충격 시험들을 통해 각각 조절된다. 면적대체적비(S/V)는 외부 충격에 의한 변형적 손상을 의미하며 연소 속도를 증가시킨다. A pressure-based chemical rate model aimed at simulating the detonation phenomena of high explosive response subject to external impact is proposed. The depletion rate of product mass fraction consists of an ignition term that represents formation of the hotspots due to rapid compression and a growth term that describes propagation of detonation wave in the context of Shock to Detonation Transition(SDT) and a strain term corresponds to the morphological deformation induced by external impact. The sensitivity parameters a, b for density and pressure, respectively are specified theoretically by the physicochemical hypotheses while the magnitude parameters, I, G are calibrated against shock initiation tests. And surface to volume ratio (S/V) represents increased burning rate due to impact induced damage created as a function of effective strain.

열폭압 RDX 화약의 Gap test 및 충격 반응 민감도 해석

김보훈(Bohoon Kim),박정수(Jungsu Park),여재익(Jai-ick Yoh) 한국연소학회 2015 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.2015 No.5

In this paper, we attempt to defining a clear multi-material energetic system that represents a standardized gap test namely a Large Scale Gap Test (LSGT) that is comprised of donor (Pentolite), gap (PMMA), and acceptor (aluminized RDX). Then a full scale numerical simulation is performed and provide quantitative sensitivity response of the system. The numerical simulation provides the complex shock interaction structure, the critical gap thickness, and the corresponding detonation characteristics within the acceptor charge following the complex interaction with PMMA gap.