Dynamic Numerical Modeling for LOx Swirl Injector at Supercritical Conditions

초임계 상태에서의 LOx 스월 인젝터에 대한 동적 수치 모델링

For understanding of high performance liquid rocket engine operating at high pressure, dynamic characteristics of liquid oxygen in a swirl injector operating at supercritical conditions has been numerically investigated. Turbulent numerical model is based on large eddy simulation and contains full conservation laws including Soave modification of Redlich-Kwong equation of state and Chung's model. Preconditioning method is applied to get an effective convergence rate. Numerical analysis results are compared with the one that ideal equation of state applied to. Differences of thermodynamic properties and mixing dynamics are investigated at liquid phase area inside injector and combustion chamber.

고압 조건에서 작동하는 고성능 액체 로켓 엔진에 대한 이해를 위해 초임계 조건의 스월 인젝터에서 액체 산소의 동적 특성이 수치적으로 연구되었다. 난류 수치 모델은 large eddy simulation을 기반으로 하였으며 보존 방정식과 SRK 상태 방정식, Chung의 기법을 포함하고 있다. 또한 수렴 속도의 증가를 위해 예조건화 기법이 적용되었다. 수치 해석 결과는 이상 기체 상태 방정식을 적용한 결과와 비교 되었으며 인젝터 내부와 연소실에서 액상이 존재하는 영역에서의 상태량과 동적 특성의 차이가 관찰되었다.