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실린더-슬롯형 그레인을 가진 고체로켓모터의 연소불안정 연구
A study on combustion instability of solid rocket motor with cylinder-slot grain 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.39 no.4, 2020년, pp.371 - 377  

이도형 (국방과학연구소 제4기술연구본부 1부) ,  김홍집 (충남대학교 기계공학과)

초록
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종횡비(Length/Diameter, L/D)가 크고, 실린더-슬롯형 그레인을 적용한 고체로켓모터의 연소시험에서 연소불안정 현상이 발생하였다. 압력섭동을 스펙트럼 분석한 결과 중심축 길이방향 주파수가 지배적임이 확인되어, 음향노드와의 일치를 해소하기 위해 실린더 파트의 길이를 증가시켰다. 또한 고체로켓모터에서 발생하는 유동 구조에 의한 불안정성 발생 원인을 분석하기 위하여 음향모드해석과 유동해석을 수행하였다. 설계 변경 전후 그레인 형상을 이용하여 연소실 내 압력 진동 크기 및 주파수에 대해 정량적 비교를 통해 연소불안정이 저감됨을 확인하였다. 최종적으로 연소시험을 수행하여 해석결과와 같이 연소불안정 현상이 사라짐을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Combustion instability occurred in the combustion test of solid rocket motor with large aspect ration Length/Diameter (L/D) and cylinder-slot grain. As a result of spectral analysis of the pressure perturbation, it was confirmed that the central axis longitudinal frequency was dominant, so that the ...

주제어

#고체로켓모터   #연소불안정   #추진제그레인   #대와동모사   #스펙트럼분석  

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이중 와류유동 관점에서의 크게 추진제 표면에서 가스분출 방향과 주유동 방향의 수직 관계(parietal vortex shedding),[3] 유동 변화의 동적거동이 강한 인히비터 (obstacle vortex shedding)[4,5]나, 실린더-슬롯과 같은 그레인 형상(corner vortex shedding)[6]에 기인하여 발생하는 불안정성에 대한 실험 및 수치적 연구가 수행 중에 있다. 따라서 본 연구에서는 실린더에서 슬롯(slot)으로 확장하는 그레인 형상을 지닌 고체 로켓 모터에서 발생하는 유동에 의한 불안정 발생 원인에 대해 분석하고 감쇄 방안에 대해 연구하였다.
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참고문헌 (7)

  1. F. S. Blomshield, "Historical perspective of combustion instability in motor: case studies," Proc. 37th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, AIAA-2002-3875 (2001). 

  2. F. S. Blomshield, "Lessons learned in solid rocket combustion instability," Proc. 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, AIAA-2007-5803 (2007). 

  3. A. Kourta, "Instability of channel flow with fluid injection and parietal vortex shedding," Computers & Fluids, 33, 155-178 (2004). 

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  4. N. Lupoglazoff and F. Vuillot, "Numerical simulation of vortex shedding phenomenon in 2D test case solid rocket motors," Proc. 30th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, AIAA-92-0776 (1992). 

  5. F. Vuillot, C. Traineau, M. Prevost and N. Lupoglazoff, "Experimental validation of stability assessment methods for segmented solid propellant motors," Proc. 29th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, AIAA-93-1883 (1993) 

  6. W. Wu and L. Kung, "Determination of triggering condition of vortex-driven acoustic combustion instability in rocket motors," J. Propul. Power, 16, 1022-1029 (2000). 

    상세보기

  7. L. A. Povinelli, "Particulate damping in solid-propellant combustion instability," AIAA J. 5, 1791-1796 (1967). 

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