소형 시험모터의 노즐 열전달 및 삭마 통합해석

배지열; 김태환; 김지혁; 함희철; 조형희

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자료유형: 학술저널

저자정보: 배지열 김태환 김지혁 함희철 조형희

저널정보: 한국전산구조공학회 한국전산구조공학회논문집 한국전산구조공학회논문집 제30권 제2호

발행연도: 2017.1

수록면: 119 - 126 (8page)

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로켓 노즐에 적용되는 내열재는 고온의 연소가스에 노출되어 표면이 파괴되고 내부의 수지재질이 열분해되는 복잡한 열화학적 변화를 겪으며 이러한 현상을 예측해야 노즐의 내열설계가 가능하다. 따라서 본 연구에서는 로켓 노즐 유동장과 탄소계 내열재의 표면삭마 및 내부 열반응을 통합하는 코드를 개발하여 노즐의 표면변화와 내열재 내부의 열응답을 도출하고자 하였다. 노즐 열유동장에서 발생하는 표면 열유속과 내열재 내부 열전도를 계산하기 위해 CFD를 사용하였으며 내열재 내부에서 발생하는 밀도변화와 흡열반응을 내부 에너지 방정식에 고려하였다. 또한 내열재 표면에서의 삭마계산을 위해 경계층 가정이 적용된 대수식을 이용하였다. 개발된 해석기법을 검증하기 위해 소형 시험모터에 대한 해석을 수행하였으며 해석결과 노즐 목의 삭마가 다소 크게 예측되었으나 내열재 형상변화 및 내부 열전도가 잘 해석되는 것을 확인하였다. 또한 실험에서 측정된 온도와 비교 시 가열 구간에서 유사한 가열 속도를 나타내는 것을 확인하였으며 온도 오차는 100K 내외로 나타났다.

#내열재 #삭마 #열반응 #ATJ 그라파이트 #blative material #ablation #thermal decomposition #ATJ graphite

참고문헌 (6)

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Boyarintsev, V.I. / 1972 / The Ablation of Graphite in the Turbulent Flow of a Reacting Gas / (No.FTD-MT-24-1754-71) WRIGHT-PATTER SON AFB OHIO

Gordon, S. / 1996 / Computer Program for Calculation of Ccomplex Chemical Equilibrium Compositions and Applications

Koo, J. / 2006 / A Review of Ablation Modeling for Thermal Protection Systems / 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit

Menter, F. R. / 2009 / Review of the Shear-Stress Transport Turbulence Model Experience from an Industrial Perspective / Int. J. Comput. Fluid Dyn. 23 (4) : 305 ~ 316

Rindal, R. / 1966 / Analytical and Experimental Study of Ablation Material for Rocket Eengine Application : 15 ~

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