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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김홍집
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
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미사일이나 로켓과 같은 추진기관의 경우 고도가 높아짐에 따라 압력과 온도가 하강하여 지상과는 다른 외부 환경으로 인해 성능적인, 구조적인 문제점이 발생한다. 노즐 내에 어떠한 박리 없이 로켓의 노즐을 시험하기 위해서는 고고도 기압에 가까운 주위 압력이 형성된 환경 조건에서 정확한 성능 특성을 파악해야한다. 고고도 환경을 모사할 수 있는 설비 중 하나인 CBD(Center-Body Diffuser)는 팽창비가 다른 연소기 및 엔진을 시험하더라도 내부 형상을 변경함으로써 다양한 고고도의 모사 압력을 형성할 수 있다. 이 논문은 CBD의 형성 변수를 변경하여 수치해석 방법과 실험적 방법을 병행하여 연구하였다. 기하학적 설계변수인 CB(Center-Body)의 Nose cone angle()과 2차목 길이비 를 변경하여 축소형 모델을 비연소 조건에서 실험과 수치해석적 데이터를 통해 검증하였다.
1)수치해석 모델에서는 k-ω SST model과 k-ε standard를 실험 벽면 압력 데이터와 비교하였다. 그 결과, k-ω SST 난류모델이 시동 특성과 벽면 압력을 모사하기에 적합하였다.
2) CB의 Nose cone angle()를 5°, 15°, 22.5°로 하여 실험과 수치해석 결과를 비교한 결과 15°에서 가장 낮은 작동 압력에서 시동이 된다.
3) 2차목 길이비 를 4,6,8로 한 실험과 를 6과 8에 대해서 수치해석 결과를 종합적으로 비교해 보았을 때, 2차목 길이비 8에서 가장 낮은 작동 압력에서 시동이 된다. 그러나 일정 길이비 이상일 경우 시동 특성에는 영향이 적다.
4) 수치해석 연구를 통해 Nose cone angle의 최적 각도와 2차목 길이비에 따른 CBD 시동 특성에 관한 근거를 제시하였다.
5) 수치해석과 실험에서의 진공챔버 압력()은 모두 디퓨저가 시동이 된 뒤 770-1800 Pa 이내로 낮은 압력을 형성하였다. 이 때 모사할 수 있는 고고도 높이는 대략 25-30 Km 이다.
1)수치해석 모델에서는 k-ω SST model과 k-ε standard를 실험 벽면 압력 데이터와 비교하였다. 그 결과, k-ω SST 난류모델이 시동 특성과 벽면 압력을 모사하기에 적합하였다.
2) CB의 Nose cone angle()를 5°, 15°, 22.5°로 하여 실험과 수치해석 결과를 비교한 결과 15°에서 가장 낮은 작동 압력에서 시동이 된다.
3) 2차목 길이비 를 4,6,8로 한 실험과 를 6과 8에 대해서 수치해석 결과를 종합적으로 비교해 보았을 때, 2차목 길이비 8에서 가장 낮은 작동 압력에서 시동이 된다. 그러나 일정 길이비 이상일 경우 시동 특성에는 영향이 적다.
4) 수치해석 연구를 통해 Nose cone angle의 최적 각도와 2차목 길이비에 따른 CBD 시동 특성에 관한 근거를 제시하였다.
5) 수치해석과 실험에서의 진공챔버 압력()은 모두 디퓨저가 시동이 된 뒤 770-1800 Pa 이내로 낮은 압력을 형성하였다. 이 때 모사할 수 있는 고고도 높이는 대략 25-30 Km 이다.
목차
목 차Nomenclature ⅲList of Figures ⅴList of Tables ⅷⅠ. 서 론1.1 연구 배경 11.2 연구 목적 6Ⅱ. 이론적 고찰 72.1 초음속 디퓨저의 원리 72.2 지배 방정식 92.1.1 연속방정식 92.1.2 운동량방정식 102.1.3 에너지방정식 102.1.4 난류모델방정식 11Ⅲ. 디퓨저 유동 해석 방법 133.1 해석 대상 및 조건 133.1.1 해석 대상 133.1.2 해석 방법 153.1.3 해석적 검증 153.2 수치해석 영역 173.3 수치해석 결과 183.4 형상변수에 따른 유동 특성 233.5 수치해석 결과에 대한 고찰 25Ⅳ. 노즐/디퓨저의 설계 및 제작 및 실험방법 314.1 CBD 제작 설계 314.2 실험장치 334.2.1 고압 기체 공급부 334.2.2 시험부 344.2.3 실험제어 및 데이터 수집 장치 354.3 실험방법 364.3.1 실험영역 선정 364.3.2 Center-Body 디퓨저 상온 기밀테스트 364.3.3 노즐 제작성 검토 384.4 실험결과 394.4.1 작동압력 변화에 따른 유동 특성 변화 394.4.2 형상변수에 따른 유동 특성 변화 444.4.2.1 CB Nose cone angle에 따른 유동 특성 변화 444.4.2.2 2차목 길이 에 따른 유동 특성 변화 46Ⅴ. 결과 고찰 495.1 실험 결과 및 수치해석 성능 비교 49Ⅵ. 결론 52Reference 52ABSTRACT 55
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