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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이창진
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2016
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하이브리드 로켓 LFI의 발달 메커니즘을 밝히기 위해 후연소실 내부를 가시화하여 연소반응의 진동, 연소영역 변화, 압력 진동과의 상관관계를 중점적으로 분석하였다.
먼저, 안정 연소와 불안정 연소에서 나타나는 특성을 일반화하기 위해 다양한 불안정 연소 실험에서 후연소실 내부의 연소반응을 측정하였다. 압력, 연소반응 진동의 주파수 특성을 분석한 결과, 불안정 연소는 공통적으로 20 Hz, 500 Hz 대역에서 압력, 연소반응 진동이 증폭하는 특징을 확인하였다. 불안정 연소에서 후연소실 내부 연소영역 이미지를 분석한 결과, 20 Hz 주파수로 큰 와류 형태의 연소영역과 화염소멸 현상이 발달하였다. 뿐 만 아니라, 500 Hz 주파수로 작은 와류 구조를 갖는 연소영역이 형성되며, 직후에 부분적으로 화염이 소멸하는 모습을 보였다.
따라서 500 Hz 대역 압력, 연소반응 진동의 상호작용은 불안정 연소에서만 관찰되는 20 Hz 대역 화염소멸 현상과 연관성을 갖는 것으로 추정하였다. 흥미롭게도, 500 Hz 대역 압력, 연소반응 진동 사이의 상관관계와 상호관련성을 관찰한 결과, 양의 결합은 연속적으로 지속되지 않았다. 오히려 진동 형태로 발달하였으며, 주파수는 대략적으로 20 Hz로 나타났다. 이 때, 연소영역 이미지를 분석하여, 양의 결합 시점마다 부분적 화염 소멸이 관찰되는 것을 확인하였다. 즉, 500 Hz 대역 압력, 연소반응 진동의 양의 결합은 20 Hz 연소영역 진동과 매우 유사한 진동 특성을 갖는 것으로 판단하였다.
종합하면, 불안정 연소에서 관찰되는 500 Hz 대역의 압력, 연소반응 진동의 상호작용에 의한 부분적 화염 소멸은 점차 20 Hz 대역의 주파수로 나타나며, 최종적으로 LFI를 발생시키는 핵심적 현상으로 추정하였다. 부분적 화염 소멸의 원인을 좀 더 명확히 알아보기 위해, 화염 이미지와 CH 화학발광 이미지를 각각 유동과 연소영역으로 가정하여 천이 구간을 관찰하였다. 그 결과, 부분적 화염 소멸은 후연소실 내부 전단 유동의 진동이 증폭하고 재순환 영역이 크게 움직일 때 활발히 발생하는 것으로 보인다. 따라서 유동 진동과 화염 소멸은 밀접하게 연관되어 있는 것으로 판단된다.
먼저, 안정 연소와 불안정 연소에서 나타나는 특성을 일반화하기 위해 다양한 불안정 연소 실험에서 후연소실 내부의 연소반응을 측정하였다. 압력, 연소반응 진동의 주파수 특성을 분석한 결과, 불안정 연소는 공통적으로 20 Hz, 500 Hz 대역에서 압력, 연소반응 진동이 증폭하는 특징을 확인하였다. 불안정 연소에서 후연소실 내부 연소영역 이미지를 분석한 결과, 20 Hz 주파수로 큰 와류 형태의 연소영역과 화염소멸 현상이 발달하였다. 뿐 만 아니라, 500 Hz 주파수로 작은 와류 구조를 갖는 연소영역이 형성되며, 직후에 부분적으로 화염이 소멸하는 모습을 보였다.
따라서 500 Hz 대역 압력, 연소반응 진동의 상호작용은 불안정 연소에서만 관찰되는 20 Hz 대역 화염소멸 현상과 연관성을 갖는 것으로 추정하였다. 흥미롭게도, 500 Hz 대역 압력, 연소반응 진동 사이의 상관관계와 상호관련성을 관찰한 결과, 양의 결합은 연속적으로 지속되지 않았다. 오히려 진동 형태로 발달하였으며, 주파수는 대략적으로 20 Hz로 나타났다. 이 때, 연소영역 이미지를 분석하여, 양의 결합 시점마다 부분적 화염 소멸이 관찰되는 것을 확인하였다. 즉, 500 Hz 대역 압력, 연소반응 진동의 양의 결합은 20 Hz 연소영역 진동과 매우 유사한 진동 특성을 갖는 것으로 판단하였다.
종합하면, 불안정 연소에서 관찰되는 500 Hz 대역의 압력, 연소반응 진동의 상호작용에 의한 부분적 화염 소멸은 점차 20 Hz 대역의 주파수로 나타나며, 최종적으로 LFI를 발생시키는 핵심적 현상으로 추정하였다. 부분적 화염 소멸의 원인을 좀 더 명확히 알아보기 위해, 화염 이미지와 CH 화학발광 이미지를 각각 유동과 연소영역으로 가정하여 천이 구간을 관찰하였다. 그 결과, 부분적 화염 소멸은 후연소실 내부 전단 유동의 진동이 증폭하고 재순환 영역이 크게 움직일 때 활발히 발생하는 것으로 보인다. 따라서 유동 진동과 화염 소멸은 밀접하게 연관되어 있는 것으로 판단된다.
목차
제1장 서론 1제2장 실험장치 구성 및 검증 5제1절 실험장치 구성 5제2절 실험장치 검증 6제3절 분석 방법 7제4절 가시화 구간 선정 10제3장 하이브리드 로켓 연소의 안정, 불안정 특성 14제1절 압력, 연소반응 진동 특성 14제2절 각 주파수 대역 압력, 연소반응 진동 상관관계 16제3절 연소영역 변화 18제4절 압력, 연소반응 진동의 상호연관성 22제4장 전단 유동-연소반응 상호작용과 화염소멸 25제1절 500 Hz 대역 압력, 연소반응 양의 결합의 진동 26제2절 RI500과 20 Hz 대역 연소반응의 진동 특성 28제3절 연소영역 변화 31제5장 화염소멸 원인분석 33제1절 유동, 연소영역 분리 검증 33제2절 안정 연소에서의 유동, 연소영역 비교 34제3절 천이 구간에서의 유동, 연소영역 비교 35제6장 결론 39참고문헌 41국문초록 44
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