Predicting Micro-Thickness of Phase Fronts in Propellants

추진제의 마이크로 스케일 상면 두께 예측

I consider the structure of steady wave system which is admitted by the continuum equations for materials that undergo phase transformations with exothermic chemical reaction. In particular, the dynamic phase front structures between liquid and gas phases, and solid and liquid phases are computationally investigated. Based on the one-dimensional continuum shock structure analysis, the present approach can estimate the nano-width of waves that are present in combustion. For illustration purpose, n-heptane is used in the evaporation and condensation analysis and HMX is used in the melting and freezing analysis of energetic materials of interest. On-going effort includes extension of this idea to include broad range of liquid and solid fuels, such as rocket propellants.

이 논문은 발열 반응에서 상이 변화하는 물질의 연속 방정식에서 유도되는 안정된 파면의 구조를 고려했다. 특별히 액체와 기체, 고체와 액체 사이의 동적인 파면 구조를 수치적으로 연구하였다. 1차원 충격파 구조 분석에 근거한 본 연구에 의하면 연소 시 나노 사이즈의 파면이 존재한다고 추정한다. 설명을 위해, 증발과 응축에는 n-heptane이 사용되었고, 용해와 응고에는 HMX를 사용하였다. 이 개념의 확장은 로켓 추진제와 같이 액체, 고체 연료의 넓은 범위 모두를 포함한다.