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초임계 환경으로 분사되는 액체 연료 제트의 분사 거동 특성
안정우(Jeongwoo An),최명환(Myeung Hwan Choi),이준(Jun Lee),구자예(Jaye Koo) 한국항공우주학회 2022 韓國航空宇宙學會誌 Vol.50 No.5
쉐도우그래프(Shadowgraph) 기법을 통해 케로신의 대체 물질인 데칸/메틸사이클로헥산 혼합연료를 사용하는 단일 제트(jet)를 초임계 환경으로 분사하여 제트의 거동을 가시화하였다. T<SUB>r</SUB> = 0.484 인 연료 제트의 분사 차압 ΔP는 0.5 ㎫로 일정하게 유지하였고 혼합연료의 임계점 이상에서 실험을 진행하였으며 챔버 내부 환산온도 T<SUB>r</SUB>(=T/T<SUB>c</SUB>)를 1.00~1.23, 환산압력 P<SUB>r</SUB>(=P/P<SUB>c</SUB>)을 1.00, 1.38로 변화하여 실험결과를 분석하였다. 초임계 환경으로 분사되는 제트의 밀도감소 지표로써 후처리된 제트 이미지의 밝기 강도를 챔버 내부 온도와 압력을 변화시켜 관찰하였다. 챔버 내부 온도가 상승할 때 제트의 밝기 강도 감소 폭이 커지는 것을 확인하였으며, 동일 온도일 때 챔버 내부 압력이 높을 경우 제트의 밝기 강도 감소가 지연되는 것을 확인하였다. 챔버 내부 압력이 높을 경우 연료의 유사 임계온도(pseudocritical temperature)가 증가하고 연료 제트의 밀도감소에 필요한 온도가 상승하여 밝기 강도 변화가 지연되는 근거로 판단하였다. The single jet of decane/methylcyclohexane mixed fuel that is surrogate for kerosene was injected into supercritical environment and visualized using shadowgraph technique. The injection pressure drop of the fuel jet of T<SUB>r</SUB> = 0.484 was kept constant at 0.5 ㎫ and the experiment was conducted above the critical point of the mixed fuel, and the reduced temperatures of the chamber was changed from 1.00 to 1.23, and the reduced pressures was 1.00 and 1.38. As an index for reducing the density of jets sprayed into the supercritical environment, the brightness intensity of the post-processed jet image was observed with the internal temperature and pressure of the chamber. It was confirmed that the decrease in the brightness intensity of the jet when the temperature inside the chamber increased, and when the pressure inside the chamber was higher at the same temperature, the decrease in the brightness intensity of the jet was delayed. When the pressure inside the chamber is high, it is thought that the change in brightness intensity is delayed due to the increase in the pseudo-critical temperature of the fuel and the increase in the temperature required to reduce the density of the fuel jet.