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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이형진
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수21
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2022
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스크램제트 엔진은 연소기 내부에서 유동이 초음속으로 체류 시간이 매우 짧기 때문에 안정적인 연소를 위한 연구가 필수적이며 이와 함께 실제 비행 환경의 모사를 위한 연구가 수반되어야 한다. 초음속 연소의 효율을 향상시키기 위해 다양한 방법들을 연구하고 있으며 이러한 방법 중에 연소기 내 공동은 유동의 진동을 일으키고 재순환 영역의 형성으로 연료 혼합의 효율을 증대시키고, 화염을 유지함으로써 지속적인 연소를 가능하게 한다. 본 연구에서는 초음속 연소 환경 모사를 위해 Vitiated heater를 구축하고 그 특성을 관찰하였다． 비행조건에 맞는 전온도 1300 K을 모사하였고, 초음속 연소특성을 파악하기 용이한 충분한 시험시간을 확보하였다. 구축한 Vitiated heater에서 기보유한 초음속 연소기 모델을 이용하여 공동의 형상 인자에 따른 내부 유동의 특성을 실험 및 2차원 전산해석을 통해 관찰하였고, 연료 분사 시 연소기 내부의 유동 특성을 실험 및 ３차원 전산해석을 통해 관찰하였다. 초음속 연소기 내 유동은 단순히 L/D 이외에 다양한 공동 형상인자에 따라 크게 영향을 받는 것이 관찰되었다. 동일 L/D에서도 공동의 깊이에 따라 개방형과 폐쇄형 형태가 나타남을 확인하였고, 공동의 후방 경사각, 연소기 높이도 유동 특성이 달라지며, 이는 전압력 회복률에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한, 폐쇄형 공동에서 유동의 진동 및 유동 박리의 발생을 확인하였다. 연소기 내부의 유동 박리는 공동의 형상변수에 따라 제어가 가능함을 확인하였고, 연료 분사 시 가연구간의 면적을 넓히고, 연료와 공기의 혼합 효율을 증가시키는 것을 확인하였다. 그러나 연소기 내부의 유동 박리는 연소기 내부의 유효 면적을 줄여 유량의 흐름을 방해하고, 공동 주위 전압력 회복률을 감소시키므로, 유동 박리 현상을 고려한 공동 형상 설계가 필요함을 확인하였다．또한 기 보유한 Vitiated Heater와 초음속 연소기 모델을 이용해 연소실험을 수행해 초음속 연소 실험이 가능함을 확인하였다.
목차
제 1 장. 서론 11.1 연구배경 11.2 연구동향 21.2.1 Vitiated Heater 21.2.2 공동(Cavity) 41.3 연구목표 5제 2 장. 실험 및 전산해석 기법 62.1 INHA Vitiated Heater 장치 구성 및 성능 평가 62.1.1 INHA Vitiated Heater 장치 구성 62.1.2 실험 절차 82.1.3 점화기 설계 및 성능평가 102.1.4 압력 편차 및 챔버 내 정체압력 비교 122.1.5 Vitiated Heater 내부 화염의 길이 132.1.6 수소 유량에 따른 Vitiated Heater 온도 152.2 공동형 스크램제트 실험 구성 172.2.1 실험 모델 172.2.2 실험데이터 획득 192.3 해석 모델 및 경계조건 20제 3 장. 실험 및 전산해석 결과 243.1 No injection cases 243.1.1 L/D에 따른 유동특성 243.1.2 공동길이에 따른 유동특성 293.1.3 깊이에 따른 연소기 내부 유동특성 313.1.4 Ramp angle에 따른 연소기 내부 유동특성 343.1.5 연소기 높이에 따른 연소기 내부 유동특성 353.1.6 형상변수에 따른 전압력 회복률 363.2 Injection Case 383.2.1 질소 분사 383.2.2 유동 박리에 따른 연료 분포 443.2.3 초음속 예비 연소 실험 48제 4 장. 결론 50
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