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Gas generator의 초음속 연소현상에 대한 연구
김성진(Seong-Jin Kim),서봉균(Bong-gyun Seo),염효원(Hyo-Won Yeom),성홍계(Hong-Gye Sung),길현용(Hyun-Yong Gil),윤현걸(Hyun-Gull Yoon) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
이중연소 램제트 엔진의 연소기 내부의 연소 현상을 이해하기 위하여 gas generator를 포함하고 있는 이중연소 램제트 엔진의 연소기에 대한 비정상 연소 수치해석을 수행하였다. Gas generator의 당량비 변화에 따른 연소기 내 유동의 변화를 파악하였으며, 주요 위치에서의 압력거동을 분석하고 연소기 전 영역에서의 음향모드를 분석하여 본 연구에 사용된 연소기의 동적거동을 파악하였다. An unsteady numerical combustion analysis was performed to investigate the combustion characteristics of A Dual Combustion Ramjet(DCR) engine using a gas generator. According to a variance of the equivalence ratio of the gas generator, the flow pattern in the combustor was analyzed. A typical acoustic frequency in the combustor was observed by detail analysis of pressure fluctuation at each location of the combustor.
김성진(Seong-Jin Kim),염효원(Hyo-Won Yeom),성홍계(Hong-Gye Sung),길현용(Hyun-Yong Gil),윤현걸(Hyun-Gull Yoon) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.5
초음속 엔진에서 흡입구의 buzz현상은 큰 압력진동과 연소 불안정성 그리고 추력 감소 등을 야기한다. 흡입구의 buzz현상과 액적 분사/연소의 동적인 상호관계를 이해하기 위하여 통합된 비정상 연소수치해석을 수행하였으며, 액적 모사를 위하여 TAB(Taylor Analogy Breakup) model을 적용하였다. 흡입구에서의 충격파거동과 주요 위치에서 압력거동을 분석하고 초음속 엔진 전영역에서의 음향모드를 분석하여 현 시스템의 동적거동을 파악하였다. In supersonic propulsion system, the inlet buzz phenomenon in the subcritical operation arises large pressure oscillation, combustion instability, and thrust loss, etc. Inlet Buzz phenomenon and the spray injection/combustion are figured out by the unified unsteady numerical analysis. TAB(Taylor Analogy Breakup) model was applied. Acoustic mode of the entire engine was investigated by detail analysis of pressure fluctuation at each location of the engine
화학수소화합물을 이용한 소형 무인항공기용 연료전지 시스템 연구
홍지석(Ji-Seok Hong),정원철(Won-chul Jung),김현진(Hyeon-jin Kim),이민재(Min-Jae Lee),정대성(Dae-Seong Jeong),전창수(Chang-Soo Jeon),성홍계(Hong-Gye Sung),신석재(Seock-Jae Shin),남석우(Suk-Woo Nam) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.3
소형 무인항공기의 동력장치로 연료전지 시스템을 적용하기 위해 화학수소화합물 수소 저장방법을 이용한 소형 수소 발생 제어장치를 설계하였다. 효율이 높은 소형/경량 수소 발생 제어장치를 설계하기 위하여 NaBH4 수용액 공급 유량에 따른 Co-B 촉매의 수소 전환율을 확인하였고, 100W 스택의 최대 수소 발생량에 적합한 Co-B 촉매양을 제안하였다. 효율적인 연료 소모를 위해 Dead-end 방식의 스택을 선택하였고, 수소 발생 제어장치 내부 압력을 이용한 펌프 on/off 제어로 수소 생성량을 제어하였다. 소형 수소 발생 제어장치를 이용한 연료전지 시스템의 각 작동구간에서 안정된 운전을 확인하였다. 장시간 운전 실험을 통하여 최대 7시간 운전이 가능하며, 임의의 비행 프로화일에 요구되는 추력 프로화일은 최소 4시간 이상 조정 가능함을 확인하였다. A compact hydrogen generation device of fuel cell system using chemical hydride storage technique was designed to fit the propulsion device requirement of a small unmanned aerial vehicle(SUAV). For high efficient, compact, and lightweight hydrogen generation control device, the Co-B catalyst hydrogen conversion rate by NaBH4 aqueous solution flux is measured so that the proper amount of Co-B catalyst for maximum hydrogen generation of 100W stack was proposed. A compact hydrogen generation device is controlled by pumps on/off using its own internal pressure and consumes fuel in high efficiency through a dead-end type fuel cell. The fuel cell system has stable operation for a planed flight profile. The system operates up to maximum 7 hours and at least 4 hours for tough flight profiles.
초음속 엔진의 흡입구 종말충격파와 연소실 화염의 상호간섭 동적연구
염효원(Hyo-Won Yeom),김선경(Sun-Kyeong Kim),김성진(Seong-Jin Kim),성홍계(Hong-Gye Sung),길현용(Hyun-Yong Gil),윤현걸(Hyun-Gull Yoon) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5
초음속 엔진의 흡입구에서의 종말충격파와 연소실 화염의 상호간섭 연구를 위하여 초음속 엔진의 전 영역, 즉 흡입구에서부터 연소실과 노즐까지 통합하여 비정상 연소수치해석을 수행하였다. 초음속 엔진이 상승하는 가속모드와 순항모드에서 상호간섭의 동적현상을 연구하였다. 흡입구에서의 충격파거동과 주요 위치에서 압력거동을 분석하고 초음속 엔진 전영역에서의 음향모드를 분석하여 현 시스템의 동적 거동을 파악하였다. Unsteady numerical analysis of an entire supersonic propulsion system from intake to nozzle was performed to study dynamic interaction between terminal shock in the intake and flame in the combustor. Both acceleration and cruise flight-modes were considered. Acoustic mode of the entire engine for both fligh- modes were investigated by detail analysis of pressure fluctuation at each location of engine.
모형가스터빈 연소기에서 분무각 변화에 따른 연료농도 및 화염온도 분포
황진석(Jin-seok Hwang),변용우(Yong-Woo Byun),성홍계(Hong-Gye Seong),구자예(Ja-Ye Koo),강정식(Jeong-Sik Kang) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.10
KIVA3V를 이용하여 모형 가스터빈 연소기에서 Jet-A의 분무와 연소에 관한 수치해석을 하였다. 연소기 형상은 6개의 희석홀을 가지며, 스월효과를 고려하였다. 연소 특성을 해석하기 위해 열적 NO 발생을 고려하였다. 다양한 분무각에 대해서 Jet-A 증기, 화염온도 분포와 NO 발생량에 대하여 비교하였다. 분무각이 커질수록 1차 영역에서 연료 증기가 비교적 고르게 나타나게 되며 증발이 더욱 빠르게 되고, 주변 기체와 연료 증기 사이의 혼합이 증가한다. 그 결과 고온부가 넓게 나타나게 되고, 이에 의해 열적 NO 발생이 증가한다. Jet-A spray and combustion were numerically analyzed in annular type combustor model using KIVA3V. The combustor geometry have 6 dilute holes. Swirl effect and thermal NO were considered in this investigation to analyze mixing and combustion characteristics. Fuel vapor, flame temperature, NO generation were investigated for various spray angle. As increase of spray angle, Jet-A vapor appeared uniformly in primary zone and evaporation rate was increased. Mixing between fuel vapor and ambient gas was enhanced as increase of spray angle. As a result, high temperature region appeared widely and thermal NO generation rate was increased.