현재 분석의 주요 목적은 수직 방향의 원통형 다공성 공동에서, 집합적 열모세관 및 부력에 의해 결정되는 대류의 결과로 발생하는 엔트로피 생성을 수치적으로 규명하는 데 있다. 환형 밀폐영역은 MgO-Ag/물 하이브리드 나노유체로 채워져 있다. 내부 벽에는 동일한 양으로 구성된 두 개의 독립적인 가열기가 위치한다. 원통형 밀폐영역의 외벽은 냉으로 설정된다. 내부 벽의 비가열 구간과 상부 및 하부 경계는 단열로 가정된다. 유한차분 기법을 적용하여 무차원 지배 방정식을 해석한다. 소용돌이도 및 에너지 방정식을 모사하기 위해 Alternating Direction Implicit(ADI) 절차를 사용한다. 유선함수 방정식은 Successive Over Relaxation(SOR) 기법을 이용해 해를 구하며, 속도 항을 평가하기 위해 중심차분식을 사용한다. 여러 물리적 및 기하학적 제약 조건에 대해 유동의 특성, 열 거동, 엔트로피 생성 및 열 전달률을 도표로 검토한다. 도출된 결과는 환형 공동 내부에서 엔트로피 생성의 지배 요인이 유체 마찰임을 보여주며, 평균 엔트로피 생산은 직사각형 공동보다 환형 공동의 경우가 가장 낮다.

본 연구는 수치 시뮬레이션을 사용하여 액체-중심 스월(swirling) 동축 인젝터에서 4 mm의 리세스 길이를 갖는 조건에서, 액체 유량 조건을 달리하면서 자가-맥동(self-pulsation) 현상을 조사하였다. 시뮬레이션은 분무 패턴, 압력 진동, 지배 주파수 특성의 분석에 초점을 맞추었으며, 그 결과는 선행 실험 데이터와 비교되었다. 액체 유량이 기준값의 60%, 90%, 100%일 때 관찰된 자가-맥동은 분무 패턴에 뚜렷한 주기적 진동을 유발하였고, 크리스마스 트리와 유사한 “neck” 및 “shoulder” 붕괴 구조를 형성하였다. 가스-액체 계면에서는 켈빈-헬름홀츠(Kelvin-Helmholtz) 및 레일리-테일러(Rayleigh-Taylor) 불안정성에 의해 유도된 표면 파동이 확인되었으며, 이는 분무화(atomization)를 향상시키고 분무 붕괴 길이를 감소시키는 데 기여하였다. 압력 진동에 대한 FFT 분석은 시뮬레이션과 실험 데이터 간의 경향 일치를 보여주었으나, 시뮬레이션에서는 매니폴드(manifold) 공간이 부재하여 진동이 제한되고 지배 주파수가 약간 상승하는 등의 요인으로 지배 주파수 크기에서 변이가 발생하였다. 영역별 분석 결과, 리세스 구간에서의 고속 가스와 액체 박막 간 상호작용이 자가-맥동을 유발하며, 가스 환상 통로(gas annular passage), 접선 구멍(tangential hole), 가스 코어(gas core)를 포함한 인젝터 내부 전 구역에서 압력 진동이 증폭된다는 사실이 밝혀졌다. 이러한 결과는 스월 동축 인젝터의 내부 유동 역학에 대한 이해를 제공하고, 액체 로켓 엔진에서의 불안정성을 제어하기 위한 설계 최적화에 기여할 것이다.

본 연구는 적층제조(AM)로 제작된 biswirl 동축 인젝터의 축대칭 분무 특성을 구현하는 것을 목표로 하며, 노즐 길이, 수축 각도, 접선 유입 높이가 방출계수, 분무-원뿔 각, 그리고 분무 파쇄 길이에 미치는 영향을 조사하였다. 총 10개의 인젝터를 UNS S31603 분말을 사용하여 적층 제조하고, 모사 추진제로 물을 사용하여 시험하였다. 노즐 길이가 짧을수록 방출계수는 더 높아졌고, 분무-원뿔 각은 더 커졌으며, 파쇄 길이는 더 짧아졌다. 수축 각도는 영향이 미미했던 반면, 접선 유입 높이의 변화는 스월 인젝터 기하학적 상수의 변화에 의해 분무 특성에 영향을 미쳤다. 실험 결과는 인젝터가 고도로 축대칭인 분무를 생성함을 확인하였으며, 이로써 AM에 대한 기존 스월 인젝터 이론의 적용 가능성을 검증하였다. 또한 분무 파쇄 길이 예측을 개선하기 위해 정규화된 노즐 길이를 포함하는 새로운 경험적 모델을 개발하였다. 이러한 결과는 고성능 이원추진제 추진기관을 최적화하는 데 있어 적층제조의 잠재력을 시사한다.

본 연구는 자기장이 존재하는 조건에서 삼중 확산(트리플-디퓨시브) 레일리–베나르 대류의 선형 안정성을 조사하며, 열적·용질적 및 자기 과정 간의 상호작용에 초점을 둔다. 본 연구는 기존 문헌과의 비교 분석을 통해 결과를 검증하였고, 용질 레일리 수와 임계 열 레일리 수 사이에 유의한 상관관계가 있음을 보였다. 특히 레일리 수가 증가할수록 ‐축 방향의 속도 변동이 20,000에서 50,000으로 전이하는 구간에서 최대 25%까지 증가하는 것으로 나타나, 열적 부력 효과에 의해 유동 역학이 강화됨을 시사한다. 또한 ‐축 방향의 온도 구배는 rising , 의 증가에 따라 약 30%의 현저한 증가를 보였으며, 이는 부력력의 영향이 온도 분포와 유동 안정성에 미치는 중요성을 강조한다. 본 연구는 이중 확산 현상을 특성화하는 데서 루이스 수의 역할도 부각시키며, 이들 매개변수의 변화가 시스템의 안정 영역에 큰 변화를 초래함을 보여준다. 베장 수(Bejan number) 분석 결과, 더 높은 레일리 수는 유체 마찰로 인한 비가역성의 감소와 상관되며, 값이 compared with . 에 비해 40% 이상 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 유체 시스템에서 열적 및 용질적 과정을 최적화하는 데 핵심적인 통찰을 제공하며, 실용적 응용에서 효율을 향상시키기 위한 향후 연구의 기반을 마련한다.

본 논문에서는 연속형 액-액 핀틀(pintle) 인젝터의 유동 특성을 기술하며, 불균일한 중심 유동 분포가 단일 및 이중(bi-) 인젝션 방법론에 미치는 차등적 영향과 분무각에 대한 캐비테이션(cavitation) 효과에 초점을 맞춘다. 냉간 유동(cold-flow) 실험을 통해, 불균일한 유동 분포로 인해 형성된 중심 추진제의 제트형 유동이 단일 인젝션 동안 관찰되었다. 그 결과, 균일한 단일 필름(single-film) 인젝션의 유동 특성에 비해 압력 강하가 증가하였다. 반면, 이중 인젝션 양상은 중심 추진제의 압력 강하를 상당히 감소시켜, 보다 공정한 유동 분포가 형성됨을 시사하였다. 또한 중심 추진제에서의 캐비테이션 발생은 분무각에 현저한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 캐비테이션으로 인한 인젝터 출구 단면적 감소를 고려함으로써 분무각 예측 정확도가 향상되었다. 본 연구의 결과는 핀틀 인젝터에서 유동 분포와 압력 강하, 그리고 캐비테이션과 분무각 사이의 상호 작용을 규명하는 데 기여할 것으로 기대된다. 이러한 이해를 바탕으로, 본 연구는 보다 효율적인 추진 시스템 개발을 위한 핵심 고려사항을 제공한다.