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김성열(Sung Ryoul Kim),구건우(Kun Woo Koo),이충원(Choong Won Lee),홍정구(Jung Goo Hong) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11
타원 노즐의 유출계수와 캐비테이션 길이에 대한 내부 유동이 외부 유동에 미치는 영향에 대한 연구 결과로부터 다음과 같이 요약할 수 있다. 1) 원형이 타원보다 더 높은 유속에서 캐비테이션 발생이 시작되고, 타원은 aspect ratio가 클수록 더 낮은 유속에서 캐비테이션 발생이 시작된다. 이는 캐비테이션 발생이 노즐의 형상에 영향을 받기 때문이다. 2) 타원형의 캐비테이션은 말발굽형태로 발달되어 장축에서는 길게 나타나고 단축에서는 짧게 나타났다. 타원형의 캐비테이션이 원형보다 더 넓은 압력 구간에서 성장한다. 3) 타원 노즐의 분무각은 캐비테이션이 발생한 후에 점차 증가되며, 캐비테이션이 노즐 끝단에 닿는 곳(σ=1)에서 가장 큰 분무각을 나타낸다. The purpose of this study was to investigate the effect of the internal flow such as a cavitation in various nozzles. The cavitation in the nozzle is known to have influence on the liquid jet. Using acrylic was visualizing the internal flow in the orifice. Regardless of the nozzle geometry, discharge coefficient tended to decrease with increasing pressure. The cavitation in elliptical nozzles was generated at the lower flow velocity than the circular nozzle. Cavitation length at the major axis has longer than at the minor axis. The spray angle at the elliptical nozzle was wider than the circular nozzle. The spray angle was increased with injection pressure.
노즐 오리피스 형상에 따른 Discharge Coefficient와 Cavitation에 관한 실험적 연구
김성열(Sung Ryoul Kim),구건우(Kun Woo Ku),홍정구(Jung Goo Hong),이충원(Choong Won Lee) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集B Vol.34 No.10
본 연구는 타원형 노즐과 원형 노즐 내부에서 발생되는 cavitation의 발생 및 성장을 실험적으로 관찰하였다. 원형 노즐과 타원형 노즐의 cavitation 특성을 가시화 하기위해 투명한 아크릴로 노즐을 제작하였다. 실험에 사용된 노즐들은 같은 단면적으로 제작되었으며, 타원형 노즐의 경우 형상비(a/b)를 다르게 하였다. 분사압력의 증가에 따라 노즐내부 유동은 no cavitation, cavitation, hydraulic flip 영역으로 나뉘어졌다. 노즐의 형상에 상관없이 no cavitation과 cavitation 영역에서는 분사압력의 증가에 따라 유량은 증가하며, 유출계수는 감소하는 경향을 나타냈다. 그러나 hydraulic flip 영역에서의 유량계수는 일정한 값을 나타냈다. 타원형 노즐은 원형 노즐에 비해 높은 cavitation number에서 cavitation이 성장, 발달하였다. 특히 타원형 노즐에서는 장축의 cavitation length가 단축보다 길게 나타났다. The purpose of this study is to investigate the generation and development of cavitation in circular and elliptical nozzles. In order to investigate the influence of cavitation, the experiment was conducted with a set of elliptical nozzles that had the same cross-sectional area, different orifice aspect ratios (a/b). Each nozzle was made of acrylic so that visualization was possible. With the injection pressure, the internal flow of the nozzle was classified into the no-cavitation, cavitation, and hydraulic-flip regions. Regardless of the nozzle geometry, with the injection pressure, the flow rate in the no-cavitation and cavitation regions increased and the discharge coefficient decreased. However, the flow rate was constant in the hydraulic-flip region. In the elliptical nozzles, the generation and development of cavitation occurred at higher cavitation number than that in the case of a circular nozzle.
Urea-SCR 인젝터의 미립화 성능에 대한 실험적 연구
구건우(Kun Woo Ku),김성열(Sung Ryoul Kim),박종원(Jong Won Park),이충원(Choong Won Lee),홍정구(Jung Goo Hong),강명권(Myung Kweon Kang),김경남(Kyung Nam Kim),김재경(Jae Kyoung Kim) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11
본 연구는 비교적 저압의 분사압력에서도 우수한 미립화 특성을 가지는 스월 인젝터를 Urea-SCR 시스템에 적용하기 위한 기초연구로서, 스월 인젝터의 SMD, 분무각, 액막의 분열과 같은 분무특성을 조사하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 스월 인젝터의 분무 형상은 분무가 진행됨에 따라 hollow cone 에서 solid cone 으로 변하였다. 노즐의 설계가 액막의 분열 특성에 영향을 끼치는 것으로 생각된다. 2. 분무각은 분사압력이 증가함에 따라 증가하였으며, 니들의 구동이 분무각에 영향을 끼쳤다. 분사압력에 상관 없이 분사 시작 후 initial jet 가 관찰되었으며, injection delay time 는 동일하였다. 3. 분무선단거리에 따른 SMD 는 분사압력이 증가함에 따라 감소하였다. 특히 분사압력 7.5bar 와 10bar 에서는 분무선단거리를 따라 SMD 가 증가한 후 다시 감소하는 구간이 나타났다. In this study, a swirl hollow cone injector, which has a good atomization performance at the low injection pressure relatively, was designed to apply the Urea-SCR. In order to investigate the spray pattern and SMD of a swirl injector, the spray visualization was conducted by using the simplex swirl injector, and the images of the spray cross-section were obtained from a sheet beam ofNd-Yag laser and a CCD camera. The SMD of the swirl injector was measured with the axial distance from the nozzle exit. The shape of the spray is converted from the hollow cone to solid cone along the distance from the injector exit. The spray angle is increased and the SMD is decreased with increasing injection pressure respectively
높은 강도를 가지는 Al-Ni-Ta 반응성 구조 재료 개발
유보령(Boryung Yoo),박하일(Hail Park),김건(Geon Kim),김성열(Sung Ryoul Kim),최벽파(Pyuck-pa Choi) 한국추진공학회 2020 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11
반응성 구조재료(Reactive Structural Materials)는 일정 수준 이상의 충격 운동에너지가 가해지면 화학적 반응에너지를 방출하는 재료를 말한다. 알루미늄은 가볍고 반응성이 좋아서 공기 중에서 산화하며 열을 방출하기 때문에 반응성 구조재료의 원소로 매우 적합하다. 그러나 무기체계에 바로 적용하기에 알루미늄만으로는 강도와 밀도가 충분치 않기 때문에 다원계 합금화가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 알루미늄과 반응하여 높은 발열량을 보이는 금속 분말을 볼 밀링머신을 이용해 혼합하고 핫 프레스로 소결해서 Al-Ni-Ta 합금을 제작했다. 만들어진 합금은 SEM과 XRD로 미세구조 및 상 분석을 진행하였고 DSC로 발열량을 측정했다. 기계적 강도를 확인하기 위해 압축시험을 진행했고 SHPB(Split-Hopkinson Pressure Bar) 시험으로 고 변형률 하에서 재료의 동적 거동을 분석했다. Reactive structural materials are materials that release chemical reaction energy when a certain level of impact kinetic energy is applied. Because Al is light and highly reactive, it oxidizes in air and releases heat, making it very suitable as an element of reactive structural materials. However, since Al alone does not have sufficient strength and density for engineering or defense applications, multi-element alloying is required. Therefore, in this study, a metal powder having a high calorific value by reacting with Al was mixed using a ball mill and sintered by hot press to produce Al-NiTa alloys. The microstructure of the alloys were characterized by SEM and XRD. Furthermore, the heat release during exothermic reactions of the ball-milled powders was determined by DSC. To check the mechanical strength, compression tests were performed. The dynamic behavior of the material under high strain rate was analyzed through the Split-Hopkinson Pressure Bar (SHPB) tests.