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[국내논문] 초임계 조건 분사기 난류유동 원문보기

기계저널 : 大韓機械學會誌, v.56 no.9, 2016년, pp.38 - 43  

박태선 (경북대학교 기계공학부)

초록
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초임계 난류유동이 활용되고 있는 가장 대표적인 시스템은 액체로켓연소기이다. 액체로켓엔진은 목적하는 임무에 따라 추력이 결정되고 엔진의 추력이 결정된다. 이러한 추력을 결정하는 핵심부품이 분사기(injector)이다. 실용 인공위성을 발사하기 위한 액체로켓엔진의 연소기는 수백 개의 분사기를 통해 연료와 산화제가 혼합되는 구조를 가지고 있다. 따라서 로켓연소기의 연소특성 및 성능은 분사기의 혼합특성에 좌우된다. 그러므로 단일 분사기의 연료/산화제 혼합특성에 대한 많은 실험과 해석연구가 진행되고 있다. 그런데 초임계압력에서는 액체의 표면장력이 사라지게 되어 독특한 혼합특성을 가지고 있기 때문에 성능을 높여주기 위하여 초임계 압력을 선택할 경우 분사기에 대한 연구가 선행되어야 한다. 이 글에서는 이러한 초임계 작동압력에서 분사기에 대한 연구들을 소개하고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그림은 이러한 실물형 연소기에 대한 초보적인 연구결과를 보여주고 있다. 분사기 수의 변화에 따라 연소실 내에 거대 와류유동구조와 다중 제트유동에 의한 난류운동에너지 발생에 관계되는 Coherent Vortices를 살펴본 것이다
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
단일추진제를 로켓의 추진제로 사용하지 않는 이유는 무엇인가? 단일추진제는 촉매 또는 가열 등에 의해 연소반응이 발생되는 단일물질의 액체이다. 시스템의 설계가 용이한 장점이 있지만 추진제의 성능이 낮기 때문에 현대적인 로켓엔진에서는 주엔진의 추진제로 사용하지 않고 있고 과산화수소, 하이드라진 등이 대표적인 연료이다.
단일추진제는 무엇인가? 액 체 로 켓 의 추 진 제 는 단 일 추 진 제 ( m o n o - propellant)와 이원추진제(bipropellant)로 나뉜다. 단일추진제는 촉매 또는 가열 등에 의해 연소반응이 발생되는 단일물질의 액체이다. 시스템의 설계가 용이한 장점이 있지만 추진제의 성능이 낮기 때문에 현대적인 로켓엔진에서는 주엔진의 추진제로 사용하지 않고 있고 과산화수소, 하이드라진 등이 대표적인 연료이다.
동축형 분사기로 무엇이 있는가? 분사기는 연료와 산화제가 혼합되는 형태에 따라 충돌형(impinging type), 동축형(coaxial type)의 방식이 있는데 동축형에는 연료와 산화제 유동의 전단 변형률을 이용하는 전단형분사기(shear injector), 와류형분사기(swirl injector)가 있다. 연소반응은 연료와 산화제가 화학반응이 이루어지기 위해 반응이 이루어지는 위치에서 혼합되어 있어야 한다.
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