아음속 수직분사제트에서 분사각도 영향에 대한 분무특성 연구

김민기(Min-Ki Kim),송진관(Jinkwan Song),이장수(Jangsu Lee),윤영빈(Youngbin Yoon) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.2

본 연구에서는 횡단류 아음속유동장에서 연료가 여러 분사각도를 가지고 수직 분무시 나타나는 액주영역의 궤적과 분열지점에 관한 연구를 수행하였다. 직접 사진촬영 방법과 평면레이저유도형광(PLLIF) 기법으로 정방향 분사각도의 분무에서 액주영역의 제적식과 분열지접까지의 거리에 대한 경험식을 도출하여 기존 연구결과와 비교 분석하고 대향분사의 액주 궤적식과 분열지점까지의 거리에 대한 경험식을 도출하였다. 실험을 통하여 액주영역의 궤적과 분열지점까지의 거리는 분사차압, 공기의 유속, 인젝터 지름 크기, 분사각도에 의하여 결정됨을 확인하였다. The liquid column trajectory and column breakup length characteristics have been experimentally studied in angled jets injected into subsonic crossflow. Pulsed shadowgraph photography and Planar Liquid Laser Induced Fluorescence measurements were used to determine the angled effects. And the main objectives of this research are to get a empirical formula of liquid column trajectory and breakup length with below the 90° degree injection angle conditions, and were compared with previous results. It was also found that the empirical formula, which reversed injection conditions of air streanl. As the result, This has been shown that liquid column trajectories and column breakup length were spatially dependent on various injection angle, normalized injector exit diameter, air-stream and fuel injection velocity. Furthermore, the empirical formula of liquid column trajectories and breakup length has been some different of drag coefficient results between normal angled injection and reversed injection in subsonic crossflow.

비정상 난류 유동장에서 수직 분사 액주의 분열 및 기화에 관한 LES

양승준(Seungjoon Yang),성홍계(Hong-Gye Sung) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5

비정상 난류 유동장으로 분사되는 액체 제트의 액주 분열과 미립화 현상에 관한 LES를 수행하였다. 기체상태의 공기 유동 해석에 오일러리안 해법을 사용하고, 액적 추적을 위하여 라그랑지안 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동(two phase flow) 해석을 수행하였다. 액주의 1차 및 2차 분열이 관찰되었다. 일정한 속도로 유입되는 공기유동 중에 액체 분사 속도를 달리하여, 액체-기체 운동량 플럭스 비의 변화를 고려하여 액체 제트의 침투깊이를 조사하였으며 실험결과와 유사함을 알 수 있었다. 제트 후류에서 입자 평균직경에 대한 분석을 수행하였다. LES(Large eddy simulation) of breakup and atomization of a liquid jet into cross turbulent flow was performed. Two phase flow between a gas phase and a liquid phase was modeled by a mixed numerical scheme of both Eulerian and Lagrangian methods for gas and liquid phases respectively. The first and second breakup of liquid column was observed. The penetration depth in cross flow was comparable with experimental data for several variant of a liquid-gas momentum flux ratio by varying liquid injection velocities. SMD(Sauter Mean Diameter) distribution downstream of jet was analyzed.

음향가진된 횡단류 유동장 내 액체제트의 분무특성

송윤호,황동현,안규복 한국추진공학회 2018 한국추진공학회지 Vol.22 No.2

This study investigated the acoustic forcing effects on the liquid column breakup length and the trajectory of liquid jets in crossflows. Cold-flow tests with a single hole circular nozzle injector were carried out by changing the injection pressure and acoustic forcing amplitude. Additionally, spray images were obtained at 12 phase angles to investigate the influence of the phage angle. The results revealed that the liquid column breakup lengths generally decreased under the acoustic forcing conditions, in comparison to those under the non-acoustic forcing conditions. However, they were not affected by the variation in the phase angles. On the contrary, it was found that the acoustic forcing hardly influenced the liquid column trajectories. 본 연구에서는 횡단류 공기유동에 수직으로 분사되는 액체제트의 분열거리와 액주궤적에 대한 음향가진의 영향을 살펴보았다. 이를 위해 단공 원형노즐 분사기를 이용하여 동일한 횡단류 공기속도에서 분사압력과 음향가진의 크기를 변화시켜가며 수류실험을 수행하였다. 또한 음향가진 주파수 기준 12개의 위상각에서 분무 이미지를 얻어 위상각 변화에 따른 영향을 확인하였다. 실험결과 분열길이는 비가진 상태에 비해 음향가진 상태에서 전반적으로 감소하였지만 위상각에 따른 변화는 발견되지 않았다. 본 실험 범위 내에서 음향가진은 수직분사 액체제트의 액주궤적에 거의 영향을 주지 못하였다.

액체 중심 전단 동축 인젝터의 저압 상태 액주 분열 과정 및 미립화 특성 연구

이인철,김도헌,구자예 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.4

액체 중심 전단 동축 인젝터는 액체 제트를 기체 제트의 전단력으로 분열시켜 미립를 향상시키며, 이러한 2유체 전단 동축 인젝터는 고효율 연소 시스템, 산업용 코팅, 반도체 세정 등에 사용이 가능하다. 본 연구에서는 기체 전단력에 의한 초기 액주 분열 과정과 인젝터 기하학적 형상 변화에 따른 미립화 특성을 파악하기 위해 3.0 bar 이하의 분사 압력 조건에서 액체 중심형 전단 동축 인젝터를 사용하여 실험하였다. 저압 분사 조건에서 분무되는 액체 제트는 액주 형태로 분무되며, 이러한 액주는 기체 제트의 전단력에 의해 수 msec 이내에 액적으로 미립화된다. 액체 제트의 미립화 특성과 관련된 변수 중 SMD는 액체 중심 노즐 주위의 환형 기체 노즐 토출구 직경이 증가 할수록 감소하였으며, 기체 제트의 유량이 증가함에 따라 SMD가 감소하는 경향을 나타내었다. A shear coaxial injector which is liquid-centered type breaks low pressure liquid jet by a shear force of gas jet and makes a good spray characteristics. The injector which uses two-phase fluids can be used for high efficiency combustion system, industrial coatings systems and semiconductor cleaning. In this study, to investigate initial break-up characteristic by the shear force of gas jet and to identify the atomization characteristics by geometric shape change of the injector, the experiment was carried out by using the liquid-centered shear coaxial injector under the pressure condition with 0.5 bar. The liquid jet was injected into the shape of a liquid column under low-pressure condition, the column was atomized to droplets within a few msec by the shear force of the gas jet. In addition, as increasing gas nozzle diameter and volume flow rate of gas jet, SMD which represents the atomization characteristics decreased.

아음속 횡단 기체 유동장에서 노즐 형상 변화와 분사각 변화가 액적크기와 침투거리에 미치는 영향

이봉수(Bong-Soo Lee),고정빈(Jung-Bin Ko),조우진(Woo-Jin Cho),구자예(Ja-Ye Koo) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.6

횡단 유동장내에서 일어나는 분무 현상에 대하여 분사각 변화에 대한 특성과 단일 노즐 형상에서 노즐의 크기와 길이에 대한 분무 특성을 연구하였다. 노즐은 단일 구멍으로 직경이 0.5 ㎜이고 노즐 대 노즐길이의 비(L/D)는 1.0에서 6.0이며 이미지는 고해상 줌 렌즈를 이용한 CCD 카메라를 통해 얻었으며, SMD와 액적의 속도는 PDPA와 상용 프로그램인 Image Express를 사용하였다. 액체 제트의 궤적은 웨버수와 모멘텀비, 노즐형상 변화(L/D)에 영향을 받아 액주가 후방으로 휘어지는 현상이 나타났다. 분사각이 낮을 때 (θ<90°)에 노즐 형상보다는 웨버수 증가가 액체 제트의 궤적에 더 크게 영향을 미쳤으며, 분사각이 높을 때(θ>90°)에 노즐 형상 변화에 의한 분열점 변화가 액체 제트의 궤적에 더 크게 영향을 미쳤다. The spray characteristics of liquid jet injected into subsonic cross-flow were investigated experimentally. Spray trajectories were captured using CCD camera. Droplet sizes were measured using PDPA and Image Express. The nozzle diameter was 0.5 ㎜, and its length-to-diameter ratios (L/D) ranged from 1.0 to 6.0. Experimental results indicate that the breakup point is delayed by increasing gas momentum ratio and the penetration length is decreased by increasing Weber number. At low injection angle(θ<90°), Weber number is dominant parameter for trajectories, but at high injection angle(θ>90°), L/D is dominant parameter for trajectories rather than Weber number.

LES 해석에서 액체제트의 분열에 대한 확률론적 분열 모델링 비교

유영린(YoungLin Yoo),성홍계(Hong-Gye Sung) 한국항공우주학회 2017 韓國航空宇宙學會誌 Vol.45 No.6

난류 유동장으로 분사되는 두가지 형태의 액체 제트 (수평분사는 디젤연료와 수직분사는 물)의 액주 분열과 미립화 현상에 관한 이상(Two-phase) 유동에 대해 3차원 LES 수치해석을 수행하였다. 기체상태의 공기 유동은 오일러리안 해법을 사용하고, 액체 제트의 액적 추적은 라그랑지안 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동 해석을 수행하였다. 두 종류의 확률론적 분열 모델(Stochastic breakup model)을 사용하여 액적 분열을 모사하였으며, 액체제트의 침투깊이와 액적 분포(Sauter Mean Diameter)를 실험결과와 비교하여 미세하게 분열되는 액체 제트의 분열 현상에 대해 확률론적 분열 모델링의 적합성을 제시하였다. A three-dimensional two-phase large eddy simulation(LES) has been conducted to investigate the breakup and atomization of liquid jets such as a diesel jet in parallel flow and water jet in cross flow. Gas-liquid two-phase flow was solved by a combined model of Eulerian for gas flow and Lagrangian for a liquid jet. Two stochastic breakup models were implemented to simulate the liquid column and droplet breakup process. The penetration depth and SMD(Sauter Mean Diameter) were analyzed, which was comparable with the experimental data.

난류 횡단류에 수직 분사 되는 액주의 분열 및 기화 특성에 관한 LES

양승준(Seung-Joon Yang),구자예(Ja Ye Koo),성홍계(Hong-Gye Sung),Vigor Yang 한국추진공학회 2010 한국추진공학회지 Vol.14 No.2

LES(Large eddy simulation) of breakup and droplet atomization of a liquid jet into cross turbulent flow was performed. Two phase flow of gas and liquid phases were modeled by the mixed numerical scheme of both Eulerian and Lagrangian methods for gas and liquid droplet respectively. The breakup process of a liquid column and droplets was observed by implementing the blob-KH wave breakup model. The penetration depth into cross flow was comparable with experimental data for several variants of the liquid-gas momentum flux ratio by varying liquid injection velocity. SMD(Sauter Mean Diameter) distribution downstream of jet was analyzed.

액체제트의 분열과 미립화에 대한 확률론적 분열 모델링과 LES 해석

유영린(YoungLin Yoo),전혁수(Hyuk-Soo Jeon),박철현(Chul-Hyun Park),성홍계(HongGye Sung) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12

난류 유동장으로 분사되는 두가지 형태의 액체 제트 (수평분사는 디젤연료와 수직분사는 물)의 액주 분열과 미립화 현상에 관한 이상(Two-phase) LES를 수행하였다. 기체상태의 공기 유동은 오일러리안 해법을 사용하고, 액체 제트의 액적 추적을 위하여 라그랑지안 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동 해석을 수행하였다. 두 종류의 확률론적 분열 모델(Stochastic breakup model)을 사용하여 액적 분열을 모사하였으며, 액체제트의 침투깊이와 액적 분포(Sauter Mean Diameter)를 실험결과와 비교하여 확률론적 모델링의 적합성을 제시하였다. A two-phase large eddy simulation(LES) has been conducted to investigate the breakup and atomization of liquid jets, diesel and woter, in parallel or cross turbulent flow. Gas-droplet two-phase flow was solved by a coupled Eulerian-Lagrangian method which tracks droplet particles. A stochastic breakup model is implemented to simulate the liquid column and droplet breakup process. The penetration depth and SMD(Sauter Mean Diameter) is analyzed along the jet downstream, which are comparable with the data of experiment.

사각 덕트내 난류 횡단류 유동장에 분사되는 액체 제트의 분열과 미립화에 관한 LES 해석

유영린(Young-Lin Yoo),한두희(Doo-Hee Han),성홍계(Hong-Gye Sung),전혁수(Hyuk-Soo Jeon),박철현(Chul-Hyun Park) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.4

사각덕트에서 난류 유동장으로 분사되는 액체 제트의 액주 분열과 미립화 현상에 관한 LES를 수행하였다. 기체상태의 공기 유동 해석에 오일러리안 해법을 사용하고, 액적 추적을 위하여 라그랑지안 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동(two phase flow) 해석을 수행하였다. 액적 분열 모델, 아격자 스케일 모델 및 공간 차분법에 따른 액적 분열을 조사하였다. 액체 제트의 침투깊이를 경험식과 비교하였으며 경험식보다 약간 높음을 알 수 있었다. 제트 후류에서 사우터 평균직경에 대한 분석을 수행하였다. A two-phase Large Eddy Simulation(LES) has been conducted to investigate breakup and atomization of a liquid jet in a cross turbulent flow in a rectangular duct. Gas-droplet two-phase flow was solved by a coupled Eulerian-Lagrangian method which tracks every individual particles. Effects of liquid breakup models, sub-grid scale models, and a order of spatial discretization was investigated. The penetration depth in cross flow was comparable with experimental data by varying breakup model and LES scheme. SMD(Sauter Mean Diameter) distribution downstream of jet was analyzed.

발사체 인젝터 특별세션 : 사각 덕트내 난류 횡단류 유동장에 분사되는 액체 제트의 분열과 미립화에 관한 LES

유영린 ( Young-lin Yoo ),한두희 ( Doo-hee Han ),성홍계 ( Hong-gye Sung ) 한국액체미립화학회 2015 한국액체미립화학회 학술강연회 논문집 Vol.2015 No.-

A two-phase Large Eddy Simulation(LES) has been conducted to investigate breakup and atomization of a liquid jet in a cross turbulent flow in a rectangular duct. Gas-droplet two-phase flow was solved by a coupled Eulerian-Lagrangian method which tracks every individual particles. Effects of liquid breakup models was investigated. The penetration depth in cross flow was comparable with experimental data. SMD(Sauter Mean Diameter) distribution downstream of jet was analyzed.