Numerical Study of Acoustic Coupling between Combustion Chamber and Resonators in Liquid Rocket Engine

로켓엔진 연소기와 공명기간의 선형 음향 coupling에 관한 수치적 연구

Acoustic coupling between combustion chamber and gas-liquid scheme injectors are studied numerically in liquid rocket engine adopting linear acoustic analysis. The injectors can play a role as half-wave resonators. The combustion chamber with numerous injectors shows peculiar acoustic coupling with the injectors. As the injector length approaches a half wavelength or the original tuning length, new injector-coupled acoustic modes show up in the chamber and thereby, the acoustic-damping effect of the tuned injectors is appreciably degraded.

고성능 액체 로켓엔진에서 일반적으로 사용되는 기체-액체형 분사기가 장착된 연소실의 음향장을 수치적으로 해석하였다. 해당 분사기는 반파장 공명기의 역할을 할 수 있다. 다수의 공명기가 장착된 경우 연소실과 분사기간의 음향학적인 연계성으로 특이한 음향학적 특성이 관측되었다. 분사기 길이가 반파장 공명기 길이에 도달함에 따라 분사기와 연계된 새로운 음향 모드가 나타났으며, 그 음향 모드의 감쇠인자는 상당히 작았다. 따라서, 분사기의 음향감쇠 효과를 최적화 하려면 본래의 반파장 길이보다 약간 작은 길이를 갖도록 해야함을 알았다.