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문제 정의
- [5] 케비테이션 벤튜리는 상류의 압력에만 영향을 받는 유량을 공급함으로써 엔진점화시 경시동 (hard start)을 해소할 것이며 이상연소에 의한 돌연한 연소실 압력저하와 이에 따라 추진제가 과다하게 공급되는 것을 예방할 것이다. 본 해석에서는 3단형 액체로켓인 KSR-UI에서 적용하고 있는 벤튜리에서 공동 발생에 대한 해석을 수행하고 결과로서 벤튜리 전후의 압력 차와 유량과의 관계를 제시하고자 한다.
가설 설정
- 케비테이션 모형은 액상-기상 사이의 물질전달을 고려하며 이로써 액체 내에서 기체 발생을 모사하므로 용적함수법보다 발전된 개념이다. 또한 적용된 모형은 균질이상유동 (homogeneous two-phase flow) 을 가정하여 액상-기상 사이의 미끄러짐을 허용하지 않는다. 이 방법은 기포의 붕괴는 효과적으로 모사하지 못하는 단점이 있다.
- 또한 본 해석에서 중간 정도의 공동 길이 (1 내외)를 가지는 결과가 없는 것은 앞 절에서 설명한 바와 같이 케비테이션 모형이 공동의 소멸을 효과적으로 예측하지 못하기 때문에 충분한 정도의 기상용적비가 생성된 경우 이의 소멸을 예측하지 못하여 일정한 정도 이하의 공동 수에서 공동의 크기가 전체 오리피스 벽을 덮는 길이를 가지게 된다. 이러한 단점 역시 고려 대상인 벤튜리에서의 유량제어 현상에 영향을 주지 않을 것이다. 그 이유는벤튜리를 지나는 유량은 공동발생에 따른 유로 감소에 의하여 제한되며 하류에서 공동이 소멸되어 유로가 다시 넓어지더라도 상류의 병목현상이 해소되지 않기 때문이 다.
- 공동 수는 공동발생을 억제하는 압력과 공동을 유발할 수 있는 변동 가능한 압력, 즉, 동압과의 비를 나타낸다.(1) 따라서 공동 수가 작은 경우에 공동 발생 가능성이 증가한다.
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