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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 강상훈
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2019
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본 연구는 하이브리드 로켓 연소실에서 발생하는 저주파수 연소불안정성(Low Frequency Instability)을 이해하기 위해, 후연소실에서 발생하는 500 Hz대역의 압력 및 열방출 진동의 위상차에 당량비 변화가 미치는 영향에 대해 직접수치해석을 수행하였다. 주연소실의 당량비 변화를 모사하기 위해 본 연구에 사용한 해석영역 입구에서 유입되는 온도와 조성을 변화하였다. 이에 앞서, Backward facing step 형태의 고체연료가 존재하는 후연소실 확장부에 대해 고체연료에서 휘발가스의 분출에 의해 발생하는 유동적 특성 변화를 비반응 계산을 통해 분석하였고, 이에 연소반응을 추가하여 후연소실에서 발생하는 연소반응과 와류 사이의 상호작용을 직접수치해석 기법을 통해 분석하였다.
해석결과, 공통적으로 후향 계단 하류에서 주기적으로 와류가 생성되어 출구로 배출되는 것을 확인했으며, 와류의 거동으로 인해 해석영역의 평균 압력, 온도, 연소반응률이 주기적으로 진동하는 것이 관찰되었다. 휘발가스 분출로 인해 해석영역의 후향 계단 하류에서 생성되는 와류의 크기 및 주기가 변하는 것을 확인하였다. 추가 연소반응은 와류를 중심으로 발생하며, 연소반응에 의한 유동특성의 변화는 관찰되지 않았지만 연소반응이 존재할 경우 압력과 온도와 연소반응이 와류내부에서 밀접하게 coupled되어 있는 것을 확인하였다. 당량비 변화를 모사하기 위해 해석영역 유입유동의 조성을 변화한 경우 압력 및 연소 반응률 진동 사이 위상차가 나타나지만 소폭 변화하는 것으로 나타났다. 유입유동의 온도를 변화하면 압력파의 전파속도도 함께 변화하므로 압력 및 연소반응률 진동 사이 위상차가 확연히 천이하게 됨을 확인하였다.
해석결과, 공통적으로 후향 계단 하류에서 주기적으로 와류가 생성되어 출구로 배출되는 것을 확인했으며, 와류의 거동으로 인해 해석영역의 평균 압력, 온도, 연소반응률이 주기적으로 진동하는 것이 관찰되었다. 휘발가스 분출로 인해 해석영역의 후향 계단 하류에서 생성되는 와류의 크기 및 주기가 변하는 것을 확인하였다. 추가 연소반응은 와류를 중심으로 발생하며, 연소반응에 의한 유동특성의 변화는 관찰되지 않았지만 연소반응이 존재할 경우 압력과 온도와 연소반응이 와류내부에서 밀접하게 coupled되어 있는 것을 확인하였다. 당량비 변화를 모사하기 위해 해석영역 유입유동의 조성을 변화한 경우 압력 및 연소 반응률 진동 사이 위상차가 나타나지만 소폭 변화하는 것으로 나타났다. 유입유동의 온도를 변화하면 압력파의 전파속도도 함께 변화하므로 압력 및 연소반응률 진동 사이 위상차가 확연히 천이하게 됨을 확인하였다.
목차
제 1 장 서론1.1 연구 배경 및 동향1.2 연구 목적제 2 장 수치해석 방법2.1 수치해석 공식2.1.1 지배방정식2.1.2 화학 반응 모델2.1.3 무차원화2.2 수치해석 기법2.2.1 수치해석방법2.2.2 무반사 경계조건2.3 형상 및 해석조건제 3 장 수치해석 결과3.1 고체연료 휘발가스 분출에 따른 비반응 유동변화3.2 추가 연소반응과 와류 유동의 상호작용3.3 당량비에 따른 평균 압력 및 연소반응률 진동 위상 변화3.3.1 유입 유동의 온도 변화3.3.2 유입 유동의 조성 변화제 4 장 결론4.1 결론4.2 향후과제참고문헌Abstract
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