Level Set Method를 이용한 3차원 그레인 Burnback 연구 :Study on 3D Grain Burnback Analysis using Level Set Method

손지현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 손지현 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 노태성

발행연도: 2015

저작권: 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수5

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2015

Level Set Method를 이용한 3차원 그레인 Burnback 연구

손지현 일반 2015.01 학위논문

2014

Analytical Method를 이용한 고체 추진제 그레인의 Burn-back 연구

손지현 , 장진성 , 오석환 외 1명 한국추진공학회지 2014.06 학술저널

Level Set Method를 이용한 그레인 Burn-back 연구

손지현 , 장진성 , 오석환 외 1명 한국추진공학회 학술대회논문집 2014.05 학술대회자료

2013

Analytical Method를 이용한 고체 추진제 그레인의 Burn-back 연구

손지현 , 장진성 , 오석환 외 2명 한국추진공학회 학술대회논문집 2013.12 학술대회자료

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고체추진제 로켓 모터(SRM, Solid-propellant Rocket Motor)는 고체상태의 추진제를 모터 내부에 저장하고, 추진제의 연소로 인해 발생하는 고온고압의 가스를 이용하여 추력을 얻는다.
한편, SRM 내부에 저장된 추진제 그레인은 연소가 진행됨에 따라 형상이 변하며, 이에 따라 추진제의 연소면적도 달라진다. 추진제의 연소면적은 모터의 성능과 연관이 되기 때문에, 결과적으로 추진제 그레인의 형상이 모터의 성능에 영향을 미친다고 할 수 있다. 따라서 SRM의 설계과정에서는 추진제의 연소가 진행되는 동안 그레인 형상의 변화양상을 알아보는 burnback 해석이 반드시 필요하다.
Burnback 해석 방법에는 analytical method와 numerical method 2가지가 있다. Analytical method는 그레인의 형상을 결정하는 기하학적 변수를 이용하여 burnback 해석을 하는 방법이며, numerical method는 그레인의 형상과 관련된 격자를 생성하고, 이를 바탕으로 계산에 필요한 수치적 알고리즘을 적용하여 burnback 해석을 하는 방법이다.
본 논문에서는 몇 가지 그레인 형상에 대하여 numerical method를 이용한 burnback 해석을 수행하였으며, 해석된 결과에 대해서 고찰하였다. 이때, numerical method에는 level set method로 알려진 수치적 알고리즘을 적용하였다.

1. 개요 1
1.1. Burnback 해석 1
1.2. 연구 내용 3
2. Analytical Method를 이용한 Burnback 해석 5
2.1. Analytical Method의 기하학적 변수 5
2.2. Tube 그레인 형상 7
2.3. Slot 그레인 형상 8
2.4. Star 그레인 형상 10
2.5. Wagon wheel 그레인 형상 13
3. Numerical Method를 이용한 Burnback 해석 16
3.1. Level Set Method 16
3.2. Numerical method의 Burnback 해석 과정 18
3.2.1. 초기값 계산 : Signed Minimum Distance Function 19
3.2.2. Burning Area와 Port Volume 계산 21
4. Burnback 해석 결과 28
4.1. Slot 형상 그레인 28
4.1.1. Slot 그레인 burnback 해석 결과 비교 29
4.1.2. Slot 그레인 형상 변화 31
4.2. Star 형상 그레인 33
4.2.1. Star 그레인 burnback 해석 결과 비교 34
4.2.2. Star 그레인 형상 변화 36
4.3. NAWC No.13 그레인 39
4.3.1. NAWC Motor No.13 그레인 burnback 해석 결과 40
4.3.2. NAWC Motor No.13 그레인 형상 변화 41
4.4. NAWC No.6 그레인 45
4.4.1. NAWC Motor No.6 그레인 burnback 해석 결과 47
4.4.2. NAWC Motor No.13 그레인 형상 변화 48
4.5. 결과 고찰 53
5. 결론 55
6. 참고문헌 56

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