KR101909243B1 - 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치 및 이를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법 - Google Patents

기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치 및 이를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치에 관한 것으로써, 제1기체를 공급하는 제1기체공급부와 제2기체를 공급하는 제2기체공급부를 포함하는 기체공급부; 상기 제1기체에 진동을 인가하는 가진부; 상기 제1기체와 상기 제2기체를 공급받아 혼합기체를 생성하며, 외부로 혼합기체를 분사하는 인젝터부; 상기 혼합기체를 촬영하여 영상정보를 생성하는 영상부; 상기 영상정보를 기초로 상기 인젝터부의 동특성에 대한 정보를 연산하는 연산부; 및 한쌍으로 마련되며, 상기 인젝터부에서 상기 혼합기체가 분사될 때 외기와 상기 혼합기체의 밀도 차이가 형성되도록 상기 제1기체와 상기 제2기체에 열에너지를 각각 공급하는 히터부를 포함하되, 상기 영상부는, 광을 생성하여 상기 혼합기체로 조사하는 광원부와, 상기 인젝터부를 사이에 두고 상기 광원부에 마주하게 배치되며 상기 혼합기체를 통과하는 상기 광을 전달받아 반사시키는 반사부와, 상기 반사부에서 반사되는 상기 광을 전달받아 상기 영상정보를 생성하는 카메라부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 기체 및 기체가 유입되는 방식의 인젝터 시험 시스템에서, 인젝터에서 분사되는 혼합기체를 효과적으로 가시화할 수 있고, 이에 따라, 기체 및 기체가 유입되는 방식의 인젝터에 대한 동특성을 효과적으로 분석할 수 있는 효과가 있다.

Description

기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치 및 이를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법{INJECTOR DYNAMIC CHARACTERISTICS TESTING APPARATUS FOR VISUALIZATION OF GAS FLOW AND METHOD FOR TESTING INJECTOR DYNAMIC CHARACTERISTICS USING THE SAME}
본 발명은 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치 및 이를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 인젝터에서 분사되는 혼합기체를 효과적으로 가시화할 수 있는 인젝터 동특성 시험 장치 및 이를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법에 관한 것이다.
연소 불안정 현상은 저당량비의 연료를 사용하는 경우 추진체에서 발생 되는 현상으로써, 이러한 연소 불안정 현상의 원인으로는 연소시의 화염에 의한 연소기 내부의 섭동 및 인젝터에 자체의 섭동 등이 있다.
이러한 연소불안정 현상은 인젝터 전단에서 유입되는 섭동을 재차 유발하기 때문에 연소 불안정 현상이 증가 되는 것을 방지하기 위해서는 인젝터에서 연소실 내부로 전파되는 유동 섭동을 차단해야 하는 등의 조치가 필요하다.
한편, 이러한 연소 불안정 현상을 연구하기 위해서는 인젝터에 섭동이 인가될 때에 인젝터의 동특성을 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 인젝터의 동특성을 파악하는 데는 연소과정을 제외하고 인젝터의 분사과정만을 시험하는 콜드 테스트(Cold Test)가 이용된다. 이러한 콜드 테스트에는 실제 산화제 및 연료 대신에 비반응성 유체가 이용된다.
종래에 일반적인 인젝터를 시험 대상으로 콜드 테스트를 실시하는 경우, 실제 산화제 및 연료에 대응되는 것으로 액체 상태의 물질(비반응성)과 기체 상태의 물질(비반응성)이 각각 이용된다. 이러한 액체 및 기체는 인젝터로 유입되며, 유입된 이후에는 액체 및 기체의 혼합물이 인젝터에서 외부로 분사된다. 이때, 인젝터에서 외부로 분사되는 혼합물은 액체 상태의 물질 때문에 육안으로 쉽게 확인된다. 따라서, 가진 범위 등 여러 조건을 달리하면서 분사되는 혼합물을 카메라로 촬영한 다음, 그 결과를 분석하면, 인젝터의 동특성이 용이하게 파악될 수 있다.
한편, 근래에 고추력 발사체에 대한 관심이 집중되고 있는데, 이러한 고추력 발사체의 경우, Full Flow Staged Combustion Cycle에 따른 구성으로 마련되기 때문에 기체 상태의 산화제가 이용되어야 한다. 즉, 고추력 발사체의 인젝터의 경우, 연료 뿐만 아니라 산화제도 기체가 이용된다.
따라서, 이러한 고추력 타입의 인젝터를 시험 대상으로 콜드 테스트를 실시하는 경우, 실제 산화제 및 연료에 대응되는 것으로 각각 기체가 이용되어야 한다. 인젝터에 유입되는 각각의 기체는 인젝터 내부에서 혼합된 후 분사되는데, 인젝터에서 분사되는 혼합된 기체는 분사되는 과정에서 압력강하에 따라 외기와 밀도 차이가 거의 없어지기 때문에 육안으로 확인이 힘들다. 따라서, 분사되는 혼합된 기체를 촬영한다 하더라도, 영상 결과물에서 기체의 유동 특징이 확인되기 어렵다. 즉, 상술한 바와 같이, 기체 및 기체가 주입되는 인젝터를 시험 대상으로 하는 콜드 테스트를 실시하는 경우, 인젝터의 동특성 판단이 사실상 불가능하다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 인젝터에서 분사되는 혼합기체를 효과적으로 가시화할 수 있는 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치 및 이를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법을 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 제1기체를 공급하는 제1기체공급부와 제2기체를 공급하는 제2기체공급부를 포함하는 기체공급부; 상기 제1기체에 진동을 인가하는 가진부; 상기 제1기체와 상기 제2기체를 공급받아 혼합기체를 생성하며, 외부로 혼합기체를 분사하는 인젝터부; 상기 혼합기체를 촬영하여 영상정보를 생성하는 영상부; 상기 영상정보를 기초로 상기 인젝터부의 동특성에 대한 정보를 연산하는 연산부; 및 한쌍으로 마련되며, 상기 인젝터부에서 상기 혼합기체가 분사될 때 외기와 상기 혼합기체의 밀도 차이가 형성되도록 상기 제1기체와 상기 제2기체에 열에너지를 각각 공급하는 히터부를 포함하되, 상기 영상부는, 광을 생성하여 상기 혼합기체로 조사하는 광원부와, 상기 인젝터부를 사이에 두고 상기 광원부에 마주하게 배치되며 상기 혼합기체를 통과하는 상기 광을 전달받아 반사시키는 반사부와, 상기 반사부에서 반사되는 상기 광을 전달받아 상기 영상정보를 생성하는 카메라부를 포함하는 인젝터 동특성 시험 장치에 의해 달성된다.
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또한, 상기 영상부는, 상기 반사부와 상기 카메라부 사이에 배치되며 상기 반사부에서 상기 카메라부로 전달되는 상기 광을 조절하는 나이프부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 반사부는, 포물면 거울(Parabolic Mirror)로 마련될 수 있다.
또한, 상기 나이프부는, 상기 영상정보의 콘트라스트(Contrast)가 조절되도록 상기 광을 조절할 수 있다.
또한, 상기 가진부는, 상기 제1기체가 유입되는 본체부와, 상기 본체부에 설치되며 상기 제1기체에 진동이 인가되도록 진동하는 진동부와, 상기 제1기체가 상기 인젝터부로 전달되도록 일단부가 상기 본체부에 연통되며 타단부가 상기 인젝터부에 연통되는 튜브부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 튜브부는, 길이가 조절가능하게 마련될 수 있다.
또한, 본 발명은, 한쌍으로 마련되며, 상기 제1기체의 양과 상기 제2기체의 양을 각각 조절하는 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 가진부로 제1기체가 공급되며, 인젝터부로 제2기체가 공급되는 공급단계; 상기 제1기체와 상기 제2기체에 각각 열에너지가 공급되는 가열단계; 상기 제1기체에 진동이 인가되는 가진단계; 상기 제1기체와 상기 제2기체가 상기 인젝터부에서 혼합됨으로써 생성되는 혼합기체가 상기 인젝터부에서 외부로 분사되는 분사단계; 상기 혼합기체가 영상부에 의해 촬영됨으로써 영상정보가 생성되는 촬영단계; 및 상기 영상정보를 기초로 상기 인젝터부의 동특성에 대한 정보가 연산부에 의해 생성되는 분석단계를 포함하되, 상기 영상부는, 광을 생성하여 상기 혼합기체로 조사하는 광원부와, 상기 인젝터부를 사이에 두고 상기 광원부에 마주하게 배치되며 상기 혼합기체를 통과하는 상기 광을 전달받아 반사시키는 반사부와, 상기 반사부에서 반사되는 상기 광을 전달받아 상기 영상정보를 생성하는 카메라부를 포함하는 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 기체 및 기체가 유입되는 방식의 인젝터 시험 시스템에서, 인젝터에서 분사되는 혼합기체를 효과적으로 가시화할 수 있고, 이에 따라, 기체 및 기체가 유입되는 방식의 인젝터에 대한 동특성을 효과적으로 분석할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 전체적으로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치의 가진부와 인젝터부를 상세하게 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치의 구성 간의 전기적인 연결을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치의 영상부에서 획득되는 영상정보를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법의 순서도 이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법의 분석단계에 따라 모멘텀 플럭스 비에 따른 인젝터부의 동특성에 시험 결과에 대한 그래프를 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법의 분석단계에 따라 장치의 튜브부의 길이에 따른 인젝터부의 동특성 시험 결과에 대한 그래프를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법의 분석단계에 따라 제1기체에 1050Hz의 가진이 인가된 경우, 영상정보의 처리 결과를 표시하는 그래프를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
그리고 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 전체적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치의 가진부와 인젝터부를 상세하게 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치의 구성 간의 전기적인 연결을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치의 영상부에서 획득되는 영상정보를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치(100)는 기체공급부(110)와 가진부(120)와 인젝터부(130)와 연산부(150)와 히터부(160)와 조절부(170)를 포함한다.
기체공급부(110)는 제1기체공급부(111)와 제2기체공급부(112)를 포함한다. 제1기체공급부(111)는 제1기체를 수용하는 것으로써, 제1기체가 후술하는 가진부(120)로 공급되도록 가진부(120)에 연통된다. 제2기체공급부(112)는 제2기체를 수용하는 것으로써, 제2기체가 후술하는 인젝터부(130)로 공급되도록 인젝터부(130)에 연통된다.
가진부(120)는 제1기체에 진동을 인가하는 것으로써, 본체부(121)와 진동부(122)와 튜브부(123)를 포함한다.
본체부(121)는 제1기체공급부(111)로부터 제1기체를 공급받는 것으로써, 후술하는 진동부(122)가 일측에 설치되고, 후술하는 튜브부(123)의 일단부가 일측에 설치된다.
진동부(122)는 상술한 본체부(121)에 설치되는 것으로써, 후술하는 연산부(150)에 의해 진동하여 본체부(121)로 유입되는 제1기체에 진동을 인가한다. 이러한 진동부(122)는 후술하는 연산부(150)에 의해서 제어되어 다양한 주파수를 가지는 진동을 제1기체에 인가할 수 있다.
튜브부(123)는 본체부(121)에 공급되는 제1기체를 인젝터부(130)로 전달하는 것으로써, 일단부가 본체부(121)에 연통되며 타단부는 인젝터부(130)에 연통된다. 이러한 튜브부(123)는 길이가 조절되도록 마련될 수 있는데, 이러한 튜브부(123)에 따르면, 튜브부(123)의 길이에 따른 인젝터의 동특성이 효과적으로 파악될 수 있다.
인젝터부(130)는 제1기체와 제2기체를 공급받아 혼합기체를 형성하는 것으로써, 생성된 혼합기체를 외부로 분사한다.
제1기체와 제2기체는 후술하는 히터부(160)에 의해서 가열되는데, 이러한 가열에 따라 혼합기체의 분사시, 혼합기체와 외가와의 밀도 차이가 형성된다. 이러한 밀도의 차이에 따르면, 혼합기체가 육안으로 확인될 수 있으므로, 후술하는 영상부(140)에 따른 영상정보에 혼합기체의 분사 특징이 효과적으로 가시화 될 수 있다.
한편, 이러한 인젝터부(130)에는 제1센서(130a)와 제2센서(130b)와 제3센서(130c)와 제4센서(130d)가 부착될 수 있다. 제1센서(130a)는 상술한 튜브부(123)에 설치되는 것으로써, 본체부(121)에서 인젝터부(130)로 유입되는 제1기체의 유속을 측정하여 후술하는 연산부(150)로 전달한다. 제2센서(130b)는 인젝터부(130)의 분사되는 부분에 설치되는 것으로써, 인젝터부(130)에서 분사되는 혼합기체의 유속을 측정하여 후술하는 연산부(150)로 전달한다. 제3센서(130c)는 인젝터부(130)의 상측에 설치되는 것으로써, 인젝터부(130)에서 생성되는 제2기체의 압력을 측정하여 후술하는 연산부(150)로 전달한다. 제3센서(130c)는 인젝터부(130)의 하측에 설치되는 것으로써, 인젝터부(130)에서 유출되는 혼합기체의 압력을 측정하여 후술하는 연산부(150)로 전달한다.
이러한 제1센서(130a) 내지 제4센서(130d)에 의하면, 연산부(150)에서 인젝터의 전단에서 유입되는 기체의 유동 섭동이 인젝터 후단에 미치는 영향 등의 인젝터 동특성이 효과적으로 분석될 수 있다.
영상부(140)는 인젝터부(130)에서 분사되는 혼합기체를 촬영하여 영상정보를 생성하는 것으로써, 광원부(141)와 반사부(142)와 카메라부(143)와 나이프부(144)를 포함한다.
광원부(141)는 광을 생성하여 혼합기체로 조사하는 것으로써, 인젝터부(130)를 사이에 두고 후술하는 반사부(142)에 마주하도록 배치된다.
반사부(142)는 혼합기체를 통과하는 광을 전달받아 후술하는 나이프부(144) 측으로 반사시키는 것으로써, 상술한 인젝터부(130)를 사이에 두고 상술한 광원부(141)에 마주하도록 배치된다.
이러한 반사부(142)는 오목 거울로 마련되는 것이 바람직한데, 포물선의 축 주위로 회전하여 얻어지는 포물선의 내면(內面)을 반빗면(反射面)으로 하는 반사 거울인 포물면 거울(Parabolic Mirror)로 마련되는 것이 가장 바람직하다. 포물면 거울은 입사되는 광을 수차 없이 초점에 모을 수 있어 후술하는 카메라부(143)에서 생성되는 영상정보의 질을 향상시킬 수 있기 때문이다.
카메라부(143)는 반사부(142)에서 반사되는 광을 전달받아 영상정보를 생성하는 것으로써, 후술하는 나이프부(144)를 사이에 두고 반사부(142)에 마주하도록 배치된다. 이러한 영상정보는 후술하는 연산부(150)로 전달된다.
나이프부(144)는 영상정보의 콘트라스트(Contrast)가 조절되도록 광을 조절하는 것으로써, 상술한 반사부(142)와 카메라부(143) 사이에 배치된다. 이러한 나이프부(144)를 이용하면, 영상정보의 콘트라스트가 조절되기 때문에, 영상정보에서 시험자가 추출하고자 하는 목적부분과 배경부분이 효과적으로 구분될 수 있고, 이에 따라 인젝터 동특성의 시험 효율이 크게 향상되는 효과가 있다.
연산부(150)는 영상정보를 기초로 인젝터부(130)의 동특성에 대한 정보를 연산하는 것으로써, PC(Personal Computer) 등의 단말기로 마련될 수 있다.
이러한 연산부(150)는 상술한 가진부(120)를 제어할 수 있도록 마련되며, 상술한 카메라부(143)로부터 영상정보를 전달받고, 후술하는 제1센서(130a), 제2센서(130b), 제3센서(130c), 제4센서(130d)로부터 정보를 전달받아 인젝터부(130)의 동특성에 대한 정보를 연산한다. 이러한 연산부(150)에서 인젝터의 전단에서 유입되는 기체의 유동 섭동이 인젝터 후단에 미치는 영향 등의 인젝터 동특성이 효과적으로 분석될 수 있다.
히터부(160)는 한쌍으로 마련되는 것으로써, 인젝터부(130)에서 혼합기체가 분사될 때 외기와 혼합기체의 밀도 차이가 형성되도록 제1기체와 제2기체에 열에너지를 각각 공급한다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 히터부(160)가 부재하여 외기와 혼합기체의 밀도 차이가 거의 없는 경우에는 혼합기체의 가시화가 사실상 불가능하다. 그러나, 상술한 히터부(160)에 따라 제1기체와 제2기체가 가열됨으로써, 혼합기체와 외기의 밀도 차이가 형성된 경우에는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 혼합기체의 유동 특징이 효과적으로 가시화될 수 있다.
이러한 히터부(160)는 후술하는 조절부(170)와 인젝터 및 가진부(120) 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 조절부(170)에 외기의 온도와 크게 차이 나는 기체가 유입되는 경우, 조절부(170)에서 기체 센싱의 오류가 야기될 수 있기 때문이다.
조절부(170)는 한쌍으로 마련되는 것으로써, 제1기체의 양과 제2기체의 양을 각각 조절한다. 이러한 조절부(170)에 의하면, 인젝터로 공급되는 제1기체와 제2기체의 양이 용이하게 조절되므로, 시험이 보다 효과적으로 실시될 수 있는 이점이 있다.
상술한 바와 같은, 기체공급부(110)와 가진부(120)와 인젝터부(130)와 연산부(150)와 히터부(160)와 조절부(170)를 포함하는 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치(100)에 따르면, 인젝터에서 분사되는 혼합기체를 효과적으로 가시화할 수 있고, 이에 따라, 기체 및 기체가 유입되는 방식의 인젝터에 대한 동특성을 효과적으로 분석할 수 있는 효과가 있다.
지금부터는 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법에 대해서 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법의 순서도 이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법의 분석단계에 따라 모멘텀 플럭스 비에 따른 인젝터부의 동특성에 시험 결과에 대한 그래프를 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법의 분석단계에 따라 장치의 튜브부의 길이에 따른 인젝터부의 동특성 시험 결과에 대한 그래프를 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법의 분석단계에 따라 제1기체에 1050Hz의 가진이 인가된 경우, 영상정보의 처리 결과를 표시하는 그래프를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법은 공급단계와 가열단계와 가진단계와 분사단계와 촬영단계와 분석단계를 포함한다.
공급단계는 가진부(120)로 제1기체가 공급되며, 인젝터부(130)로 제2기체가 공급되는 단계이다. 이러한 공급단계에 따른 기체의 공급시에 조절부(170)를 이용하면, 공급되는 기체의 양을 효과적으로 조절할 수 있다.
가열단계는 제1기체와 제2기체에 각각 열에너지가 공급되는 단계로써, 히터부(160)에 의해 실시된다. 이러한 가열단계에 따르면, 인젝터에서 혼합기체가 분사될 때, 혼합기체와 외기와의 밀도 차이가 형성되므로, 혼합기체의 유동이 효과적으로 가시화될 수 있다.
가진단계는 제1기체가 인젝터로 유입되기 전에 제1기체에 진동이 인가되는 단계로써, 가진부(120)에 의해 실시된다. 가진부(120)는 연산부(150)에 의해서 제어되어 다양한 주파수를 가지는 진동을 제1기체에 인가할 수 있다.
분사단계는 상술한 가진단계에 의해서 가진된 제1기체와 제2기체가 인젝터부(130)에서 혼합됨으로써 생성되는 혼합기체가 인젝터부(130)에서 외부로 분사되는 단계로, 인젝터부(130)에 의해 실시된다.
여기서, 혼합기체는 가열된 상태이므로, 분사단계에 의해 혼합기체가 분사될 때에 압력강하가 발생하더라도 혼합기체는 외기와 밀도 차이를 형성한다. 따라서, 분사단계에 따른 혼합기체의 유동은 후술하는 촬영단계에 의해서 효과적으로 가시화될 수 있다.
촬영단계는 분사단계에 따라 분사되는 혼합기체가 영상부(140)에 의해 촬영됨으로써 영상정보가 생성되는 단계로써, 영상부(140)에 의해 실시된다. 이러한 영상정보는 연산부(150)로 전달되어 인젝터의 동특성을 분석하는데 이용된다.
분석단계는 상술한 촬영단계에 의해 생성되는 영상정보를 기초로 인젝터부(130)의 동특성에 대한 정보가 연산부(150)에 의해 생성되는 단계이다.
모멘텀 플럭스 비를 조절하며 상술한 단계, 즉, 공급단계와 가열단계와 가진단계와 분사단계와 촬영단계를 실시하면, 분석단계에서 도 6에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있다.
또한, 튜브부(123)의 길이를 변화시키면서 상술한 단계, 즉, 공급단계와 가열단계와 가진단계와 분사단계와 촬영단계를 실시하면, 분석단계에서 도 7에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있다.
또한, 제1기체에 1050Hz의 가진을 인가하여, 상술한 단계, 즉, 공급단계와 가열단계와 가진단계와 분사단계와 촬영단계를 실시하면, 분석단계에서 도 8에 도시된 바와 같은 이미지 처리 결과에 따른 그래프를 얻을 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 가진부(120)를 이용해 제1기체에 1050Hz의 진동을 인가하여 시험을 실시하는 경우, 1050Hz에서 결과 값이 표시되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치 및 가열단계와 가진단계와 분사단계와 촬영단계와 분석단계를 포함하는 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 동특성 시험 방법에 따르면, 높은 신뢰도의 인젝터 동특성 시험이 실시될 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
그리고 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 본 발명의 일실시예에 따른 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치
110 : 기체공급부
111 : 제1기체공급부
112 : 제2기체공급부
120 : 가진부
121 : 본체부
122 : 진동부
123 : 튜브부
130 : 인젝터부
130a : 제1센서
130b : 제2센서
130c : 제3센서
130d : 제4센서
140 : 영상부
141 : 광원부
142 : 반사부
143 : 카메라부
144 : 나이프부
150 : 연산부
160 : 히터부
170 : 조절부

Claims (9)

  1. 제1기체를 공급하는 제1기체공급부와 제2기체를 공급하는 제2기체공급부를 포함하는 기체공급부;
    상기 제1기체에 진동을 인가하는 가진부;
    상기 제1기체와 상기 제2기체를 공급받아 혼합기체를 생성하며, 외부로 혼합기체를 분사하는 인젝터부;
    상기 혼합기체를 촬영하여 영상정보를 생성하는 영상부;
    상기 영상정보를 기초로 상기 인젝터부의 동특성에 대한 정보를 연산하는 연산부; 및
    한쌍으로 마련되며, 상기 인젝터부에서 상기 혼합기체가 분사될 때 외기와 상기 혼합기체의 밀도 차이가 형성되도록 상기 제1기체와 상기 제2기체에 열에너지를 각각 공급하는 히터부를 포함하되,
    상기 영상부는,
    광을 생성하여 상기 혼합기체로 조사하는 광원부와, 상기 인젝터부를 사이에 두고 상기 광원부에 마주하게 배치되며 상기 혼합기체를 통과하는 상기 광을 전달받아 반사시키는 반사부와, 상기 반사부에서 반사되는 상기 광을 전달받아 상기 영상정보를 생성하는 카메라부를 포함하는 인젝터 동특성 시험 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상부는,
    상기 반사부와 상기 카메라부 사이에 배치되며 상기 반사부에서 상기 카메라부로 전달되는 상기 광을 조절하는 나이프부를 더 포함하는 인젝터 동특성 시험 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 반사부는,
    포물면 거울(Parabolic Mirror)로 마련되는 것을 특징으로 하는 인젝터 동특성 시험 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 나이프부는,
    상기 영상정보의 콘트라스트(Contrast)가 조절되도록 상기 광을 조절하는 것을 특징으로 하는 인젝터 동특성 시험 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가진부는,
    상기 제1기체가 유입되는 본체부와, 상기 본체부에 설치되며 상기 제1기체에 진동이 인가되도록 진동하는 진동부와, 상기 제1기체가 상기 인젝터부로 전달되도록 일단부가 상기 본체부에 연통되며 타단부가 상기 인젝터부에 연통되는 튜브부를 포함하는 인젝터 동특성 시험 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 튜브부는,
    길이가 조절가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 인젝터 동특성 시험 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    한쌍으로 마련되며, 상기 제1기체의 양과 상기 제2기체의 양을 각각 조절하는 조절부를 더 포함하는 인젝터 동특성 시험 장치.
  9. 가진부로 제1기체가 공급되며, 인젝터부로 제2기체가 공급되는 공급단계;
    상기 제1기체와 상기 제2기체에 각각 열에너지가 공급되는 가열단계;
    상기 제1기체에 진동이 인가되는 가진단계;
    상기 제1기체와 상기 제2기체가 상기 인젝터부에서 혼합됨으로써 생성되는 혼합기체가 상기 인젝터부에서 외부로 분사되는 분사단계;
    상기 혼합기체가 영상부에 의해 촬영됨으로써 영상정보가 생성되는 촬영단계; 및
    상기 영상정보를 기초로 상기 인젝터부의 동특성에 대한 정보가 연산부에 의해 생성되는 분석단계를 포함하되,
    상기 영상부는,
    광을 생성하여 상기 혼합기체로 조사하는 광원부와, 상기 인젝터부를 사이에 두고 상기 광원부에 마주하게 배치되며 상기 혼합기체를 통과하는 상기 광을 전달받아 반사시키는 반사부와, 상기 반사부에서 반사되는 상기 광을 전달받아 상기 영상정보를 생성하는 카메라부를 포함하는 기체 유동의 가시화를 위한 인젝터 동특성 시험 장치를 이용한 인젝터 동특성 시험 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004340619A (ja) * 2003-05-13 2004-12-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 噴霧計測方法及び装置
JP2005300515A (ja) * 2004-03-17 2005-10-27 Yokohama National Univ 三次元流れ場可視化方法及び装置並びに同可視化装置用屈折率変化液体

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