영역/경계 분할법 및 삭마 코드 연계를 통한 재진입 환경에서의 열구조 해석 :Thermal-Structural Analysis in Reentry Environment by Coupling Domain/Boundary Decomposition Method and Ablation Code

한나라

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자료유형: 학위논문

저자정보: 한나라 (전북대학교, 전북대학교 일반대학원)

지도교수: 신의섭

발행연도: 2022

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2022

영역/경계 분할법 및 삭마 코드 연계를 통한 재진입 환경에서의 열구조 해석

한나라 항공우주공 2022.01 학위논문

2021

삭마 코드 및 영역/경계 분할법 연계를 통한 열보호 구조 해석

한나라 , 신의섭 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2021.11 학술대회자료

재진입 비행체의 열구조 삭마 해석을 위한 FIAT 연계 및 영역/경계 분할법 적용

한나라 , 박예린 , 신의섭 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2021.07 학술대회자료

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While an aircraft re-enters the earth''s atmosphere at hypersonic speed, the surface of the aircraft is exposed to high pressure and temperature. The aircraft decelerates due to the viscous effect of increasing pressure and a large amount of heat is transferred to the aircraft. Therefore, it is necessary to apply a thermal protection system to block the heat transferred to the aircraft. The thermal protective material undergoes ablation due to surface erosion of the char layer formed by pyrolysis in the re-entry environment. Ablative materials such as carbon/phenolic are suitable for thermal protection system materials because they absorb large amounts of heat through vaporization, submliation, and chemical reactions during the ablation process. In order to effectively apply these materials to thermal protection systems, studies on one-dimensional thermal response analysis have been conducted and various ablation analysis codes have been developed. Non-linearity such as pyrolysis reactions and radiation during the re-entry process occurs at the boundary with the local area of the aircraft. Therefore, the analysis applying the domain boundary decomposition method is effective. In this study, in order to effective thermomechanical ablation analysis of re-entry aircraft, a finite element program applying the domain boundary decomposition method and coupling FIAT was developed. A penalty function was applied for the continuous conditions of the interface and the boundary interface and a thermal structural analysis algorithm was developed in consideration of the equations of motion, heat transfer equations and boundary conditions.

#Finite element method #domain/boundary decomposition method #thermal protection system #thermomechanical analysis #ablation #pyrolysis

제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 동향 4
1.3 연구 목적 및 내용 6
제 2 장 변분 정식화 및 유한요소 이산화 7
2.1 운동 방정식의 변분 정식화 8
2.2 열전달 방정식의 변분 정식화 13
2.3 운동 방정식의 유한요소 이산화 18
2.4 열전달 방정식의 유한요소 이산화 23
2.5 삭마 이론 29
제 3 장 해석 알고리듬 및 연산 횟수 분석 33
3.1 해석 알고리듬 33
3.1.1 변위장 : w-v-u 34
3.1.2 온도장 : y-j-q 48
3.2 연산 횟수 분석 43
3.2.1 w-v-u의 연산 횟수 분석 45
3.2.2 y-j-q의 연산 횟수 분석 50
3.3 컴퓨터 프로그램 구성 55
제 4 장 수치 해석 및 결과 분석 60
4.1 예제 1 : 정확성 검증 61
4.2 예제 2 : 효율성 검증 73
제 5 장 결론 81
참고 문헌 83
부록 A 재료 물성치(TACOT) 91

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