초록 ▼

□ 연구개요
◎이론/전산해석 및 실험을 통한 연소불안정 현상의 극한조건 규명
- Lab-scale 원통형 및 tri-arc 연소기에 소형 PDE 활용 강제교란을 통한 연소 불안정 발생 및 전파, 천이 과정 구현
- 고속 촬영 기반 연소 유동 가시화 / 압력, 온도 및 상태량 계측
- 고속 샘플의 계측 장비를 통한 데토네이션 발생 및 전파과정 포착
- 2·3차원 고해상도 압축성 연소해석 코드를 활용한 연소불안정 및 데토네이션 발생 과정 해석
- 이론/전산해석과 실험결과를 통한 연소불안정 극한조건 분석<

□ 연구개요
◎이론/전산해석 및 실험을 통한 연소불안정 현상의 극한조건 규명
- Lab-scale 원통형 및 tri-arc 연소기에 소형 PDE 활용 강제교란을 통한 연소 불안정 발생 및 전파, 천이 과정 구현
- 고속 촬영 기반 연소 유동 가시화 / 압력, 온도 및 상태량 계측
- 고속 샘플의 계측 장비를 통한 데토네이션 발생 및 전파과정 포착
- 2·3차원 고해상도 압축성 연소해석 코드를 활용한 연소불안정 및 데토네이션 발생 과정 해석
- 이론/전산해석과 실험결과를 통한 연소불안정 극한조건 분석
- 수치적, 실험적으로 연소기 내의 연소불안정이 발달하여 데토네이션이 형성됨을 규명

□ 연구 목표대비 연구결과
◎Lab-scale 원통형 및 tri-arc 형상의 RDE 제작 및 실험
- 기체 에틸렌/산소 추진제 조합의 tri-arc RDE 제작 및 실험
- 소형 PDE의 고온·고압 플룸(plume) 배기가스를 통한 강제적 교란 부가
- tri-arc 연소실 내 stable, unstable detonation 전파 과정 포착
◎원격 자동화 실험 설비 구축 및 개선
- 수 km/s의 고속 데토네이션 현상 포착을 위해 MS/s의 데이터 수집
- NI社 장비 및 동기화를 통한 외부 계측기기 연동 수행
- 작동 시퀀스에 따른 엔진 제어, 메인 PC와의 데이터 송수신 시스템 구축
◎원형 및 사각단면 소형 μPDE 제작
- RDE 내 인위적인 연소불안정을 부가하는 부체계 장치 개발
◎Weakly unstable detonation 연구
- 비점성 유동을 위한 3차 공간 정확도의 2D RANS와 3차 WENO, AUSMDV 플럭스 분할 solver 등을 활용, 연소모델은 UCSD 반응 매커니즘 사용
- Smoked-foil, DMD 등을 활용, 데토네이션 구조와 불안정성을 확인
◎굽은 관내에서의 데토네이션의 전파 특성 전산해석
- Track-shape 형상 이용, 직선에서 곡선 채널로 데토네이션 파 전산해석 수행
- 직선에서 곡선, 곡선에서 직선 채널 진행 시 채널 내 압력 변화 포착
- Tri-arc RDE 실험 모델 기반 기반 전산해석 수행, 실험연구와의 비교 분석
◎수소/공기 예혼합 RDE 3차원 수치해석 연구
- Unsteady, reactive Navier-Stoke equation, 압축성 in-house code 활용 수치 해석, 8개의 화학종 및 21단계의 반응 단계 고려
- 3D RDE의 원통형 mesh 구성, moving computational window 개발 및 활용
- 데토네이션 파 전면에 따른 수소 농도와 반응속도 포착

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
◎액체로켓/가스터빈 엔진 개발 난제 기여
- Tangential mode 고주파 연소불안정은 데토네이션 파의 거동과 유사
- 위 성과를 접목, 이론적, 전산해석을 통한 연소 불안정 극한조건 분석
- 데토네이션 생성, 유지에 대한 매커니즘 이해는 연소안정성 평가에 기여 기대
◎데토네이션 현상 극한조건 활용한 초음속 로켓엔진 개발
- 현 추진기관 한계를 극복할 수 있는 데토네이션 기반 정적연소 엔진 개발기여
◎기존 추진체계에 접목하여 성능 향상 시도
- 연소불안정은 내연기관, 산업용 엔진, 가스터빈 등 각종 분야에서 발생 가능
- 연구의 성과를 활용하여 연소안정성 및 추진체계의 수명 증가에 활용

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 40