The Limit of the Continuum Assumption Based on Compressible Flow Structures in an Axisymmetric Micro-Thruster Used for a Satellite

인공위성용 축대칭 소형 추력기의 압축성 유동 구조 계산에 의한 연속체 가정의 적용 한계

The flow characteristics in the thruster should be analyzed considering its geometry and the pressure ratio to estimate its performance and etc. This paper suggests the computational result of an axisymmetric real nozzle for the altitude control of a satellite to find out the application limit that the assumption of continuum mechanics holds. The steady non-reacted compressible flow field in the unstructured grid system is computed and analyzed with varying the environmental pressure (or the degree of vacuum) under the fixed pressure ratio in a real thruster of which the area ratio of exit to throat is 56. The assumption of the continuum mechanics is not approved when the environmental pressure is reduced less than $10^{-3}$ atm.

추력기의 성능 등을 예측하려면 기하학적 모양과 압력비를 고려한 노즐 유동 특성을 해석해야 한다. 이 논문에서는 연속체 역학 역학의 가정이 성립하는 한계를 파악하기 위해서 인공위성 자세 제어용으로 사용되는 실제 축대칭 노즐에서의 유동을 계산하였다. 유동은 정상 상태의 비반응 압축성 유동이고 비정렬 격자계를 사용하였다. 추력기의 면적비는 56이고 주위 압력의 진공도를 변경하면서 해석하였는데 그 압력이 $10^{-3}$ 기압 이하가 되면 연속체 역학은 더 이상 타당하지 않게 된다.