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한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.48 no.11, 2020년, pp.889 - 902
정승민 (Department of Aerospace Engineering, Pusan National University) , 한형석 (Department of Aerospace Engineering, Pusan National University) , 성부경 (Department of Aerospace Engineering, Pusan National University) , 이은성 (Department of Aerospace Engineering, Pusan National University) , 최정열 (Department of Aerospace Engineering, Pusan National University)
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In this study, a numerical analysis was performed to confirm the formation of supersonic flow and the stabilization time satisfying the design condition in a Direct-connect supersonic combustor. The process was examined in which the high-pressure gas of vitiation air heater propagates downstream to ...
| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 형상천이 노즐이란? | 형상천이 노즐은 원형 실린더 형태의 단면을 가진 연소식 공기 가열기에서 정사각 단면을 가진 초음속 연소기의 격리부로 고 엔탈피의 유동이 공급될 시 발생할 수 있는 유동의 불균일성을 억제하며, 이상적인 경계층 발달을 유도하기 위한 장치이다. 2차원 축대칭 MOC 설계에서 획득된 단면적을 이용, 원형에서 정사각형으로의 단면변화에 따른 형상 천이 함수를 도입하여 3차원 형상천이 노즐 설계가 이루어졌다[8]. | |
| 초음속 환경 모사를 위한 고 엔탈피 공기공급장치인 연소식 공기 가열기란? | 본 연구의 직접 연결식 초음속 연소기는 크게 연소식 공기 가열기, CRST(Circular to Rectangular Shape Transition) 형상천이 노즐 및 초음속 연소기로 구성되어 있다. 초음속 환경 모사를 위한 고 엔탈피 공기공급장치인 연소식 공기 가열기는 GH2/GO2단일 전단 동축 분사기를 가지는 소형 로켓 연소기이다. 연료 및 산화제가 분사되는 단일 전단 동축 분사기 외에, 추가적으로 헤드면의 가장자리에 위치한 24개의 hole-type 분사구를 따라 형상천이 노즐 출구에서의 공기 조성과 벽면 막냉각 효과를 위한 공기가 분사된다. | |
| 정확성을 담보하는 초음속 연소기 연소해석을 위해 3차원 수치해석이 요구되는 이유는? | 정확성을 담보하는 초음속 연소기 연소해석을 위해서는 몇 가지 이유로 인해 3차원 수치해석이 요구 된다. 우선, 좌-우 벽면으로 인하여 상-하부 벽면 경계층이 서로 상호 작용한다. 경계층의 상호작용은 초음속 연소기의 초기점화 구간에서 화염 전파에 영향을 미친다[13]. 또한, 좌-우 벽면에 의해 2차원 대비 연소실 내 유효면적을 상당히 감소시키는, corner flow 효과가 발생한다. 초음속 연소를 지배하는 인자중 하나인 연료혼합은, 주 유동과 연료의 접촉면에 비례하여 증가하는 경향을 보이는데, 3차원 수치해석에서 포착 가능한 혼합층에서의 에디의 접촉면은 2차원 대비 2배 이상 증가된다[14]. 이러한 효과를 적절히 고려하지 못하는 2차원 기반 수치해석은 정확성 측면에서 제한적일 수 있다고 판단된다. 충분히 고운 격자에 기반한 3차원 LES 수치해석은 실제 물리 현상을 잘 모사할 수 있을 것으로 예상되며 관련 연구가 수행 중이다[15-17]. 또한, 이러한 신뢰도 있는 결과는, 동적 모드 분해(DMD, Dynamic Mode Decomposition)[18]와 같은 모드 분해 기법을 이용하여, 반응 유동장의 비정상(unsteady) 유동 특성을 효과적으로 파악 할 수 있는데 이용될 수 있다[19-21]. |
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