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김연철(Yun Chul Kim) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.5
고체추진기관의 연소 환경에서 복잡한 형상을 갖는 내열 복합재료의 온도, 밀도분포 및 삭마두께를 예측할 수 있는 방법을 개발하였다. 복합재료의 내부 열반응은 Arrhenius 모델을 이용하였으며, 표면 삭마반응은 Zvyagin 이론을 사용하였다. 표면 삭마에 의한 경계조건 및 격자 이동은 상용해석 코드에서 활용되는 Rezoning-remeshing 기법을 사용하였다. 형상이 복잡한 부품으로 이루어진 2차원 축대칭 노즐 조립체에 적용된 방법은 향후 3차원 FEM 열구조 해석에 활용을 목표로 발전될 것이다. A two-dimensional thermal response and ablation analysis code for predicting charring material ablation and shape change on solid rocket nozzle is presented. For closing the problem of thermal analysis, Arrhenius" equation and Zvyagin"s ablation model are used. The moving boundary problem are solved by remeshing-rezoning method. For simulation of complicated thermal protection systems, this method is integrated with a three-dimensional finite-element thermal and structure analysis code through continuity of temperature and heat flux.
상용해석 코드(MSC-Marc)를 활용한 노즐 내열부품의 숯/삭마 해석 기법
김연철(Yun Chul Kim) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5
고체추진기관의 연소 환경에서 복잡한 형상을 갖는 내열 복합재료의 온도 및 밀도분포를 예측할 수 있는 방법을 개발하였다. 복합재료의 내부 열반응은 Arrhenius 모델을 이용하였으며, 표면 삭마반응은 Zvyagin 이론을 사용하였다. 표면 삭마에 의한 경계조건 및 격자 이동은 Rezoning 기법을 사용하였으며 열분해에 의한 흡열반응 효과는 열분해 가스의 조성비에 기준한 유효 비열 값을 이용하여 계산되었다. 형상이 복잡한 부품으로 이루어진 2차원 축대칭 노즐 조립체에 적용된 방법은 향후 3차원 FEM 열구조 해석에 활용을 목표로 발전될 것이다. A two-dimensional thermal response and ablation simulation code for predicting charring material ablation and shape change on solid rocket nozzle is presented. For closing the problem of thermal analysis, Arrhenius" equation and Zvyagin"s ablation model are used. The moving boundary problem and endothermic reaction in thermal decomposition are solved by rezoning and effective specific heat method. For simulation of complicated thermal protection systems, this method is integrated with a three-dimensional finite-element thermal and structure analysis code through continuity of temperature and heat flux.
삭마반응을 고려한 고체 추진기관 노즐 조립체의 열반응 및 구조해석
김연철(Yun Chul KIM),도영대(Doh Young Dae),함희철(Hahm Hee Cheol),문순일(Moon Soon IL) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
고체추진기관의 연소 환경에서 노즐 조립체의 온도, 삭마두께를 고려한 2차원 축대칭 열구조 해석을 하였다. 복합재료의 내부 열반응은 Arrhenius 모델을 이용하였으며, 표면 삭마반응은 Zvyagin 이론을 사용하였다. 표면 삭마에 의한 경계조건 및 격자 이동은 상용해석 코드에서 활용되는 Rezoning-remeshing 기법을 사용하였다. 형상이 복잡한 부품으로 이루어진 2차원 축대칭 노즐 조립체에 적용된 방법은 향후 3차원 FEM 열구조 해석에 활용을 목표로 발전될 것이다. A two-dimensional thermal response and ablation analysis code for predicting charring material ablation and shape change on solid rocket nozzle is presented. For closing the problem of thermo-structural analysis, Arrhenius" equation and Zvyagin"s ablation model are used. The moving boundary problem are solved by remeshing-rezoning method. For simulation of complicated thermal protection systems, this method is integrated with a three-dimensional finite-element thermal and structure analysis code.
김연철(Yun Chul Kim) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회지 Vol.14 No.5
A two-dimensional thermal response and ablation analysis code for predicting charring material ablation and shape change on solid rocket nozzle is presented. The thermogravimetric analysis (TGA) techniques have been used to characterize the thermal decomposition constants for Arrhenius parameters. Two heterogeneous reactions involving carbon and the oxidizing species of H₂O and CO₂ are considered and determined by Zvyagin’s ablation model and kinetic constants. The moving boundary problem and mesh moving are solved by remeshing-rezoning method in MSC-Marc-ATAS program. The difference between the calculated and experimental value of char and ablation thickness is up to 20%. For the performance prediction of thermal protection systems, this method will be integrated with a three-dimensional finite-element thermal and structure analysis code through the real time sensing of in-depth temperature and heat flux.
김연철(Yun Chul Kim) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
고체 및 액체 추진기괸에 적용하기 위하여 액체 실리콘 함침법(LSI)을 이용한 C/SiC 복합재료를 개발하였다. 연소시험을 통하여 C/SiC 복합재료의 우수한 성능을 확인하였으며 산화에 의한 삭마 모델을 제시 하였다. The main objective of this research effort is to develop the performance of C/SiC composites manufactured by LSI (Liquid Silicon Infiltration) method for solid and liquid rocket propulsion system and ensure the performance analysis technique. The high performance and reliability of C/SiC composite are proved for solid and liquid rocket propulsion system. And the performance analysis technique related to mathematical ablation model is originated.