하이브리드 로켓 산화제 난류 유동의 LES 해석

LES for Turbulent Flow in Hybrid Rocket Fuel Garin

최근의 실험 결과에 의하면 하이브리드 로켓 연료의 표면에 연소가 진행되지 않은 채 남아있는 점들이 존재함을 확인하였다. 이러한 불규칙적인 spot은 연료의 기화로 인한 분출유동(blowing effect)과 산화제의 유동 사이에서 발생하는 교란에 의한 현상인 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 LES를 이용하여 분출이 있을 때 channel 유동을 해석함으로써 연료 표면으로 전달되는 열전달 특성을 해석하였다. 비록 원형 그레인이 아니며 화학반응을 무시하고 열전달을 계사하였으나 근본적으로 연료 표면에서 발생하는 불규칙한 spot의 발생은 작은 크기의 난류 eddy의 존재 때문인 것으로 판단된다.

Recent experimental data shows that an irregular fuel surface pops up during the combustion test. This may contribute to the agitated boundary layer due to blowing effect of fuel vaporization. Blowing effect can be of significance in determining the combustion characteristics of solid fuel within the oxidizer flow. LES was implemented to investigate the flow behavior on the fuel surface and turbulence evolution due to blowing effect. Simple channel geometry was used for the investigation instead of circular grain configuration without chemical reactions. This may elucidate the main mechanism responsible for the formation of irregular isolated spots during the combustion in terms of turbulence generation. The interaction of turbulent flow with blowing mass flus causes to breakup turbulent coherent structures and to form the small scale isolated eddies near the fuel surface. This mechanism attributes to the formation of irregular isolated sopt on the fuel surface.