November 15 (Friday)
열유체 및 추진Ⅳ
Oral,
605회의실
  • Chair :
  •  박현철
FC4-3
경직성 화학반응과 이상 유동을 고려한 준 일 차원 액체 핀틀 추력기의 성능 연구
황현민, 추교승, 강정석, 성홍계(한국항공대학교)
핀틀 분사기는 추진제의 공급 면적을 변화시켜 추력을 제어하는 장치이다. 핀틀 분사기를 사용한 추력기는 오래동안 사용되며 효율성과 안정성이 있다는 것이 검증되었으나 내부의 다양하고 복잡한 물리 현상 때문에 현재까지도 미국 이외 국가에선 핀틀 추력기에 대한 연구가 많이 이뤄지지 않고 있다. 따라서 이번 연구에서 다양한 물리현상을 고려하되 계산비용이 비교적 낮은 일차원 수치해석을 통해 액체 핀틀 추력기의 성능을 계산하였고 이를 바탕으로 액체 핀틀 분사기와 추력기 형상 설계에 방향을 제시하였다. 액체 핀틀 추력기의 수치해석을 위해 액상(액적)과 기상간 상호작용을 고려하였고 점화과정에서의 비선형성에 의한 수치적 불안정성을 화학 자코비안 행렬의 고유 값을 계산하여 해결하였다. 케로신/과산화수소를 추진제로 사용한 액체 핀틀 추력기의 실험 값과 수치 결과 값을 비교하여 수치기법을 검증하였고 설계 변수에 대한 민감도 분석을 수행하여 예비 설계 단계에서의 방향을 제시하였다. 예상할 수 있듯이, 특정 추력기 형상에서 핀틀 분사기의 분열 길이와 평균 SMD 값에 따라 추력기 내부에 연소 발생이 결정됨으로 추력기의 성능이 불연속적으로 바뀌는 한계 값이 존재하였다. 그리고 핀틀 분사기 성능이 일정 할 경우에는 추력기의 형상 특히, 노즐목의 직경과 연소실 길이에 따라 성능이 민감하게 바뀌었다.
Keywords :
Chemical kinetics(화학 속도론), Two-phase flow(이상 유동), Pintle injector(핀틀 분사기), Performance analysis(성능 해석), One-dimension(일차원)

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