Thermomechanical Analysis of a 75ton Thrust Turbopump Assembly

75톤급 터보펌프의 조립체 열응력 거동 해석

A 75ton thrust turbopump system for liquid rocket engine was analyzed thermally and mechanically. A 2D axisymmetric model of the turbopump assembly was created. In the analysis operation cycle including chill-down, operation and post operation steps were considered. Appropriate heat transfer conditions for each step were modeled and applied. Transient temperature distribution was calculated, consequent mechanical analysis was conducted to predict stress and deformation. Effects of external heat insulators and heat dissipation at the bearings were considered in the heat transfer analysis.

75톤급 액체로켓엔진 터보펌프 조립체에 대한 열응력 해석을 수행하였다. 터보펌프 시스템의 거시적인 거동을 조사하기 위하여 전체 조립체를 해석 대상으로 고려하였으며 해석의 효율성을 높이기 위하여 2차원 축 대칭 모델로 해석하였다. 실제 운전 조건을 고려하여 예냉, 운전 및 운전 후 단계에 대한 열전달 조건을 상정하여 해석하였으며 각 단계에서의 온도 분포, 응력 분포 및 변형량을 예측하였다. 해석에는 터보펌프를 감싸고 있는 단열재의 영향 및 베어링에서 발생하는 발열량을 고려함으로써 최대한 정확한 예측이 가능하도록 하였다.