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자발가압 성질을 가진 아산화질소의 2상유체 모델링을 통한 하이브리드 로켓 내탄도 해석 I
이정표(Jungpyo Lee),이선재(Sunjae Rhee),우경진(Kyoungjin Woo),오지성(Jisung Oh),정식항(Sikhang Jung),문희장(Heejang Moon),성홍계(Honggye Sung),김진곤(Jinkon Kim) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
자발가압 특성이 있는 N2O를 적용한 Blow-down 산화제 공급방식은 조절 시스템(Regulated system)에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 탱크 내에 N2O가 액체와 기체의 2상으로 공존하고, 유동이 배출되는 동안 탱크 안의 N2O의 물성치가 계속적으로 달라지기 때문에 배출 유량을 예측하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 N2O를 적용한 Blow-down 산화제 공급방식을 간단하게 해석 할 수 있는 방법을 연구했다. 포화상태 N2O의 물성치는 NIST 데이터베이스를 이용했으며, 인젝터 모델로 nonhomogeneous nonequilibrium(NHNE) 모델을 적용하였다. 하이브리드 로켓 연소기를 이용해 cold flow test를 수행하였으며, 두 결과가 잘 일치함을 확인했다. The blow-down oxidizer feed system with self-pressurizing N2O has more advantages than the regulated system. However, it is difficult to predict the exhaust flow rate because there exist two phases in the N2O tank - liquid phase and gas phase, and the properties of N2O in storage tank are varied continuously during blow-down. In this paper, a method that can analyse simply the blow-down oxidizer feed system is studied. The properties of saturated N2O are found from the NIST data base, and mass flow through the orifice is modeled as NHNE. Cold flow test with hybrid rocket combustor is performed for the comparison where the results should found from the good agreement.
자발가압 성질을 가진 아산화질소의 2상유체 모델링을 통한 하이브리드 로켓 내탄도 해석 II
이선재(Sunjae Rhee),이정표(Jungpyo Lee),김학철(Hakchul Kim),문근환(Keunhwan Moon),최원준(Wonjun Choi),정식항(Sikhang Jung),성홍계(Honggye Sung),문희장(Heejang Moon),김진곤(Jingon Kim) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
본 연구는 산화제 N2O를 사용하는 하이브리드 로켓 내탄도 설계를 위해 Two-phase 모델을 이용해서 N2O의 2상 유체를 해석하였으며 하이브리드 지상 연소시험을 수행하여 내탄도 해석 결과와 비교·분석하였다. Two-phase 모델은 N2O와 같은 포화 압축성 유체를 적용한 Blow-down 산화제 방식에 적합한 유동 모델로서 Part 1에서 N2O산화제의 배출을 잘 모사함을 확인하였다. 하이브리드 지상 연소시험은 연료로 HDPE, 산화제로 N2O를 적용하였으며 평균추력 30 kgf, 산화제 탱크 압력 50 bar로 설계한 연소기를 사용하였다. 내탄도 해석 결과는 지상 연소시험의 추력, 산화제 탱크 및 연소실 압력 결과와 유사함을 확인하였다. This paper presents a two-phase model for hybrid rocket internal ballistics design using N2O as oxidizer The two-phase model results are compared with data obtained from static firing test. Two-phase model is suitable for blow-down type with saturated compressible fluid as N2O, presented the result by Part 1. HDPE as Fuel, and N2O as oxidizer were used during the static firing test. The combustor were designed for an average thrust of 30 kgf where oxidizer tank pressure in set to 50 bar. The numerical results of internal ballistic showed good agreements with static firing test results where thrust, oxidizer tank pressure and chamber pressure are compared.