인젝터 분무형상 가시화

본문내용

방전을 일으켜 촬영에 필요한 빛을 제공하는 사진용 조명 광원으로서 빛의 성질을 태양광과 같게 색온도를 5500˚K에 맞추어 놓은 것이다.
1931년 헤롤드 에저튼(Harold Edgerton)의 선구적인 발명과 연구 이래로 오늘날까지 복잡하고 다양한 전자기술에 힘입은 발전들이 이루어지고 있으며, 그 크기와 성능에 관계없이 모든 스트로브는 거의 같은 방식으로 작동된다. 그 원리는 센 전류가 방전관을 통해 보통 1/2000초 이하의 매우 짧은 순간에 전달되어 밝은 섬광이 발광되도록 하는 것이다. 즉, 고압의 스파크가 방전관 안의 크세논 가스를 밝게 타오르게 하여 촬영에 필요한 빛을 만들어 낸다.
초기 플래쉬 벌브가 필라멘트를 소비하여 단 한 차례만 발광되는 것과 달리 스트로브는 아무 것도 타지 않으므로 수천 번 이상 발광시킬 수 있으며, 발광하지 않는 동안에는 콘센트에 연결하거나 배터리를 통해 재충전시킬 수 있다. 또 폭발성을 가진 혼합물질을 재료로 하여 위험을 초래했던 초창기와는 달리 안전하고 편리하게 사용할 수 있게 되었다.
스트로브의 성능은 가이드 넘버(GN:guide number), 와트-세컨드(watt-seconds), 줄(joules), BCPS(beam candle power seconds)라는 단위를 사용하여 표기하는데, 중요한 것은 수치가 높을수록 더 많은 빛을 제공한다는 것이다. 예를 들어, 2400 와트-세컨드의 스트로브는 1200 와트-세컨드의 스트로브보다 두 배정도 밝다고 할 수 있다.
가장 이상적인 스트로브는 작동 방법이 간단하며, 크기가 작고 가벼우면서도 성능이 좋고 재중천시간이 짧은 것일 것이다. 하지만 오늘날의 기술은 하나의 스트로브가 이 모든 것을 다 갖추고 있지 못하기 때문에 촬영 조건에 알맞은 스트로브를 선택해야 한다.
특징
스트로브는 순간적으로 터져 나오는 빛이다. 이 순간적인 빛은 빠르게 움직이는 대상의 동작을 정지된 것처럼 기록할 수 있으며, 카메라가 흔들려 이미지가 흐려지는 것도 어느 정도 보완해 주기 때문에 카메라를 손으로 들고 촬영 할 수도 있다.
주로 빠른 셔터 속도를 사용하기에는 빛이 부족한 상황에서 움직이는 대상을 정지된 것처럼 표현해야할 경우 스트로브를 사용하는데, 무용 공연 사진이 그 예가 될 수 있다.
스트로브는 휴대하여 이동하기가 편리하다. 또 광량과 색온도가 불안정한 다른 조명들과는 달리 원하는 곳에서 동일한 광량으로 반복해서 사용할 수 있고, 텅스텐 조명처럼 열을 발생시키지 않아 쾌적한 작업 환경을 제공해 주는 장점을 가지고 있다.
스트로브에서 나오는 빛은 대상을 질감이 없는 평면적인 형태로 만든다. 이것이 단점이 될 수도 있지만 디테일을 자세하게 묘사하지 않아야 할 경우나 강조와 긴박감 등을 표현해야 하는 경우에는 장점으로 작용될 수도 있다. 이를 보완하기 위해서는 스트로브의 위치와 거리를 적절히 조절해주면 된다.
4. 실험 과정
① 실험 장치를 구성을 확인하고 점검한다.
② 레이저 main switch "ON"
③ 압력 tank내 niddle valve "open"
④ Water spray 조절
⑤ 레이저 sheet beam의 test section에 맞춤
⑥ Camera의 거리와 초점을 test
⑦ Camera로 얻은 분무 이미지를 Program을 이용해서 가시화 및 저장
⑧ Suction Blower "ON"
⑨ 상기 과정을 반복한다.
5. 결론 도출
1. 스월넘버
: 선회기 외부 케이싱의 외경 : 42.4 (mm)
: 선회기 외부 케이싱의 내경 : 15.3 (mm)
선회익 각()
30°
45°
60°
스월 넘버()
0.4217
0.7308
1.2652
2. CCD를 이용한 가시화
3. 레이져를 통한 가시화
유동장에 있어서 선회기를 사용하면 재순환영역(recirculation)을 만들어 화염의 불안정성을 없애주며, 분무액적의 미세화, 그리고 분무액적의 분포를 제어에 한 몫을 한것이다.
또한 이런 선회유동은 연료와 산화제와의 혼합을 촉진시켜 당량비를 조절하게 되고 액적 크기를 감소시켜 기화를 촉진시켜주며, 액적의 분포를 좋게 해 줄 것이다.
이번 실험은, 선회기의 효과 (특히 선회기의 선회익에 크기의 효과)를 파악하는 데 있다.그러기 위해서 다른 조건(스월러의 형상, 블레이드 개수, 곡률등)은 동일하게 놓고 실험 하였다. 그 효과를 파악하기 위한 가시화 장치로, CCD카메라와 PIV 레이져 가시화 장치를 사용하였다.
위에 식에서 볼 수 있듯이, 선회익의 각도의 크기에 따라서 스월넘버의 크기가 커짐을 알 수 있다. 이것은 스월넘버가 tan의 함수이기 때문이다. 또한 그림에서 보면, 선회익의 각도가 커짐에 따라서 인젝터에서 분사되는 각도 또한 큰 것을 알 수 있게 된다. 여기서, 인젝터에서 분사되는 물의 질류량이 똑같으므로 각각의 입자가 미립화가 잘 되어서, 물의 입자 크기가 작아짐을 알 수 있다. 여기서, 미립화가 잘 된다는 것은 연료가 기화가 된다는 것이므로, 산화제와 잘 섞이게 되고, 연소가 잘 일어나서 연료의 효율이 커지게 됨을 뜻한다.
그리고 스월넘버가 0.4보다 크면 재순환영영이 생기는데, 이번 실험에서 또한 전부다 0.4보다 크기 때문에 재순환 영역이 발생하였다.
그러나 오차의 원인이 존재하였다. 첫 번째로는, 산화제인 공기와 연료인 물의 질류랑 조절에 있다. 스월러를 바꾸고 다시 실험할 때마다, 아무리 미세하게 조절하려고 해도 사람의 손으로 조절하다보니 그 량이 정확할 수가 없는 것이다. 두 번째로는, PIV의 경우 카메라 촬영에 있어서 초점이 잘 잡히지 않아서 정확한 영상을 비추지 않아 눈으로 판별할 때 정확하게 식별할 수 없게된다..
6. 참조
▲김성혁, 김동준, 윤영빈,"스월 인젝터에서의 액막두께 측정에 관한 연구", 2006년도 추진공학회지, 제10권, 제2호, 2006.
▲김동준, 임지혁, 한풍규, 윤영빈,"스월 인젝터의 작동조건 및 인젝터 형상에 따른 분무특성", 2005년도 한국액체미립화학회지 제9권 제1호 pp.21, 2004.
▲서울대학교 로켓추진연구실(rpl.snu.ac.kr) 참고.
▲http://blog.daum.net/yescham/2741285(다음 블로그)

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인젝터,   가시화,   분무,   추진,   스월러,   Swirler,   CCD