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(충남대학교, 충남대학교 대학원)

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Young-sung Ko
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본 논문은 고공환경 모사 장치의 이젝터의 열교환기 곡관에 따른 이젝터 성능에 관한 연구를 수행하였다. 상온 시험을 통해 열교환기에 곡관이 없는 직관과 곡관이 있을 때, 부유동 유입구 L/D에 따른 이젝터 압력 차이를 통해 이젝터 성능을 확인하였다. 수치해석을 통해 곡관이 있을 때 이젝터 챔버 압력이 상승하는 이유를 현상 분석을 통해 수행하였으며, 수치해석과 상온 시험에 열교환기 곡관에 따른 이젝터 챔버 압력 경향성은 동일함을 확인하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.

1. 고공환경 모사 장치 설계 시 열교환기에 곡관을 활용하여도 상류인 초음속 디퓨저에 미치는 영향은 미미하거나 없다고 판단된다.

2. 이젝터를 활용하는 고공환경 모사 장치 설계 시 열적 효과를 제외한 압력 관점에서 열교환기에 곡관을 활용해도 이젝터 챔버 압력에 미치는 영향은 미미하거나 없다고 판단된다.

3. 고공환경 모사 장치 설계 시 평면 넓이에 제약이 있을 경우 곡관을 활용한 배치가 가능해 설비 관점에서 유리하다고 판단된다.

4. 따라서, 평면 공간에 제약이 있을 시 열교환기에 곡관을 활용하면 Fig. 70-72와 같이 면적을 3배 이상 줄일 수 있어 설비관점에서 유리하다.

본 논문에서 고공환경 모사 장치에서 열교환기의 곡관에 따른 이젝터 성능에 대한 연구를 진행하였다. 곡관의 개수와 곡관 이후 부유동 유입구 L/D에 따라 이젝터 챔버 압력 상승률은 매우 미미하다고 판단된다. 따라서, 상대적으로 넓은 공간을 요하는 이젝터를 활용한 고공환경 모사 장치 설계 시 열교환기에 곡관을 활용하면, 평면 넓이에 제약이 있을 경우 곡관을 활용할 시 설비 관점에서 유리하다.

본 연구 결과는 디퓨저와 이젝터를 사용하는 고공환경 모사 장치에서 공간의 제약이 있을 시 열교환기에 곡관을 활용할 시 이젝터 성능에 관한 기초 연구 자료로써 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

목차

  1. I. Introduction · 1
    1. Research background and necessity 1
    2. Research trends · 2
    A. U.S.A. 2
    B. Germany 6
    C. Domestic 7
    3. Research Content and Methodology 10
    II. Theoretical Background · 12
    1. Operating Principles of Supersonic Diffusers 12
    A. Entropy Relationship · 12
    B. Normal shock theory 13
    III. High-Altitude Test Facility Design/Construction · 15
    1. Basic Design of High-Altitude Test Facility Using
    Ejector 15
    A. Vacuum chamber · 17
    B. Supersonic Diffuser 18
    C. Test Engine Nozzle · 20
    2. Heat Exchanger 21
    A. Straight Tube 21
    B. Curved Tube 22
    3. Ejector 23
    A. Ejector Chamber 24
    B. Ejector 25
    C. Ejector-Driven Nozzle 26
    IV. Experimental Study 28
    1. Facility Configuration 28
    A. P&ID 28
    B. Test Section 28
    C. High-pressure Nitrogen Supply Unit 29
    D. Control and Measurement Section · 30
    2. Leak test · 31
    3. Cold Flow Test for the Diffuser Alone 32
    A. Test Method 1 34
    B. Test Method 2 36
    4. Cold Flow Test for Diffuser + Ejector · 40
    A. Test Method 1 41
    B. Comparison between Test Methods 2 and 3 · 42
    C. Test Method 3 44
    D. Comparison between Test Methods 1 and 3 46
    V. Numerical Study 48
    VI. Conclusion · 54
    Reference 57
    ABSTRACT · 59

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