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초음속기체-금속액체 분사기의 미립화 과정에 대한 수치해석
황원섭(Won-Sub Hwang),김귀순(Kui-Soon Kim),최정열(Jeong-Yeol Choi) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.7
본 연구에서는 근접연계방식의 초음속기체 금속분말 미립화장치에 대한 수치해석을 수행하였다. 액체금속의 미립화 과정에서 발생하는 1, 2차 액적분열을 모사하기 위해서 난류모델을 선정하고 VOF(Volume of Fluid), DPM(Discrete Phase Model) 해석을 차례대로 수행하였다. 해석결과, Level-Set function 분포도를 통해 1차 분열액적의 직경을 계산할 수 있었으며 이 데이터를 DPM 해석에 반영해 도메인 출구에서 수집된 입자들의 최종직경분포를 확인할 수 있었다. Numerical simulations on the close-coupled supersonic gas atomizer for metallic powder production were performed in this study. A proper turbulence model was chosen and then VOF(Volume of Fluid) and DPM(Discrete Phase Model) methods were sequentially applied for the simulations of primary and secondary break-up processes of liquid metal. Diameters of parent droplets were calculated by analyzing Level-Set function contour from the VOF result. Finally, the distribution of particle diameter was obtained from the DPM result at exit of the computational domain.
발사체 인젝터 특별세션 : VOF/Level-Set 방법을 이용한 동축 분사기의 미립화 과정 연구
황원섭 ( Won-sub Hwang ),김귀순 ( Kui-soon Kim ),최정열 ( Jeong-yeol Choi ) 한국액체미립화학회 2015 한국액체미립화학회 학술강연회 논문집 Vol.2015 No.-
The atomization process near liquid rocket engine injector is the one of the key elements to determine combustion stability and thrust performance. VOF/Level-Set method is the popular numerical interface(s) tracking method for multi-phase flow analysis. In the study, VOF/Level-Set method is used to simulate multi-phase flow near supersonic atomizer intended for production of alloy powder which has similar geometry to the coaxial injector in the viewpoint of preliminary study on the simulation of liquid rocket fuel/oxidizer atomization process.
소형 초음속 연소시험 장치를 위한 형상 천이 노즐 설계
성부경(Bu-Kyeng Sung),황원섭(Won-Sub Hwang),최정열(Jeong-Yeol Choi) 한국항공우주학회 2020 韓國航空宇宙學會誌 Vol.48 No.3
소형 초음속 연소시험 장치 구축의 일부로서 형상 천이 노즐 설계 연구를 수행하였다. 원형의 연소식 공기가열기에 정사각형 단면의 초음속 연소기를 연결하기 위하여 MOC 설계기법을 이용하여 초음속 형상 천이 노즐의 면적변화를 산출하였다. 천이율을 조절하기 위하여 형상 천이 함수를 도입하였다. 3차원 전산유체 해석을 통한 경계층 보정과 함께 몇 가지 형상 천이 함수의 영향을 살펴보았다. 본 연구의 형상 천이 노즐에서는 일반적인 사각단면 노즐에서 모서리에 발생하는 압력구배에 의한 재순환영역과 이에 의한 노즐 벽 중심부의 경계층 발달이 비교적 작게 나타남을 확인하였다. Design of a shape transition nozzle is carried out as a part of building a lab-scale supersonic combustion experimental equipment. In order to connect directly the circular shaped vitiation air heater to the square shaped scramjet combustor, area change is evaluated by using the method of characteristics. Shape transition function is introduced to control the transition rate. Boundary layer correction was made through the three-dimensional computational fluid dynamics with the assessment on the several shape transition functions. The shape transition nozzle is proved minimizing the growth of boundary layer at the center of the rectangular nozzle surfaces that caused by the pressure gradient at the corners of the rectangular nozzle and the following recirculation regions.