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액체로켓 추력실 설계 및 성능 분석을 위한 통합해석기법 개발
김성구(Seong-Ku Kim),최환석(Hwan-Seok Choi) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
본 연구에서는 액체로켓 엔진용 재생냉각 추력실 내부에서 일어나는 연소와 냉각 과정을 통합된 방법으로 해석함으로서 초기 설계 단계에서 추력 성능, 냉각 특성, 무게 및 크기 간의 trade-off를 수행할 수 있는 수치해석 절차를 제시하였다. 또한 형상 설계, 성능 분석, 냉각 해석과 종합적인 설계 평가를 수행한 실제 적용 사례를 통해 설계 도구로서의 활용도와 신뢰도를 평가하였다. The present study presents a numerical methodology for early conceptual trade-off study between propulsive performance, cooling efficiency, weight and size, in which combustion and cooling precesses in regeneratively cooled rocket thrust chamber are interactively simulated. To address the capabilities and reliability of the design tool, some application results are given involving contour design, performance analysis, and wall cooling prediction as well as a systematic design evaluation.
비정상 충류화염편 모델을 이용한 비예혼합 난류화염 해석
김성구(Seong Ku Kim),강성모(Sung Mo Kang),서보선(Bo Sun Seo),김용모(Yong Mo KIm) 한국분무공학회 2001 한국액체미립화학회지 Vol.6 No.3
The present study is focused on modeling the transient behavior of the local flame structure which is especially important for slow reaction processes, such as NOx formation in the radiating flame field. The unsteady flamelet model recently developed has been applied to analyze a steady, turbulent jet flame. Numerical results are compared with experimental data and numerical results of the conventional steady flamelet model. The numerical result reveals that the unsteady flamelet model correctly predicts the nonequilibrium effect upsteam and the subsequent decay of the superequilibrium radical concentrations further downstream.
액체로켓분사기 해석을 위한 실제유체 기반의 난류연소모델 개발
김성구(Seong-Ku Kim),최환석(Hwan-Seok Choi),박태선(Tae-Seon Park) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.5
액체로켓 분사기는 추진 성능과 연소 안정성, 그리고 열유속 특성을 지배하는 가장 중요한 요소이다. 그러나 분사기 근방에서 일어나는 고압 연소 현상에 대한 근본적인 이해의 부족으로 분사기의 개발 과정은 대부분 경험적 설계방법과 고비용의 연소시험에 의존해 왔다. 본 연구는 액체로켓 연소 모델링과 관련된 최근 연구 동향들을 토대로 시작되었다. 층류화염편 기반의 난류연소모델을 초임계 압력 조건에서 나타나는 실제유체 거동을 고려할 수 있도록 확장하였으며, 극저온 질소분사, 상압 조건하의 난류 제트화염, 그리고 고압의 기체수소/액체산소 동축 분사기에 적용하여 해석모델의 효용성을 확인하였다. Liquid rocket injectors play crucial roles on propulsive performance, combustion stability, and heat transfer characteristics. Nevertheless, their developments have mainly relied on empirical methods and expensive hot-firing tests due to lack of fundamental understanding of high pressure combustion phenomena in the near-injector regions. The present study was motivated by recent efforts to develop reliable modeling of liquid rocket combustion. The turbulent combustion model based on the flamelet concept has been extended to take into account real-fluid behaviors occurred at supercritical pressures, and validated against measurements for a cryogenic nitrogen injection, a non-premixed turbulent jet flame at atmospheric pressure, and a LOx/GH2 coaxial shear injector at a supercritical pressure.