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메탄액체로켓(CH4/LOx) 고압 연소실 내의 비예혼합화염에 대한 수치적 연구
김정은(Jung Eun Kim),박지현(Ji Hyun Park),이상윤(Sang Yoon Lee),정인석(Jeong Soo Kim),김정수(In-Seuck Jeung) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
액체로켓의 고압조건 연소실에는 액체, 기체, 초임계(Supercritical, Transcritical) 상태가 모두 존재하며, 공기흡입식 추진기관의 연소 반응장과 구별되는 특징을 보인다. 따라서 고성능의 엔진개발을 위해서는 고압 연소 반응장에 대한 연구가 필수적으로 이루어져야한다. 본 연구에서는 고압조건(Pcomp=5.6㎫)에서의 CH4-LOx 연소반응을 수치적으로 해석하였으며, MASCOTTE 고압연소실험 장치에서 이루어진 실제 실험결과와의 비교를 통해 타당성을 검토하였다. High pressure combustion with multiphase--liquid, gas, and supercritical phase--mixtures are widely used technology in the high efficiency liquid propellent rocket engine. This is the typical characteristics differentiate from the combustor of conventional air-breathing engines. Therefore, successful research of high pressure combustion at supercritical condition is essential to develope a high efficiency liquid rocket engine. Numerical studies have been carried out to explore capabilities of numerical method for LOx-CH4 non-premixed flames at high pressure. In this paper, corresponding numerical results are presented and compared with experimental result of MASCOTTE facility.
김정은(Jung Eun Kim),박지현(Ji Hyun Park),임한석(Han Seuk Lim),이상윤(Sang Yoon Lee),정성욱(Seong Wuk Jeong),정인석(In-Seuck Jeung) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5
메탄 로켓은 친환경성, 재사용가능성, 현지자원 활용 가능성 등의 장점을 지니고 있어, 차세대 로켓 추진시스템으로서 각국에서 활발한 개발이 이루어지고 있다. 최근 난류 연소에 관한 수치해석 툴이 발달하면서 초임계 영역에서의 메탄-산소 연소장에 대한 수치적 해석을 통해 현상을 이해하려는 연구가 수행되고 있다. 또한 이를 통해 추력기의 설계에 필요한 핵심 특성 변수 및 설계변수 도출을 수행 할 수 있다. 현재 차세대우주추진연구센터(SPRC)에서는 고성능 메탄 추력기 개발을 위한 연구가 진행되고 있으며, 본 논문에서는 이를 위한 체계적인 수치적 방법과 현재까지 수행된 연구결과를 간략히 정리하였다. Global interest in methane rocket engines has been growing due to its eco-friendliness, reusability, and its potential for In-Situ Resource Utilization (ISRU). Recent enhancement of numerical analysis tools enable to provide resonable results for understanding the methane-air combustion in trans/supercritical condition. In addition, they can contribute to suggest the characteristic variables and design parameters for designing and manufacturing the new methane thruster. Recently started development program, SPRC, contains a subdivision for developing a high performance methane thruster. In this paper, systematic numerical strategy and some numerical result are presented.