Thermal decomposition and ablation analysis of solid rocket nozzle using MSC.Marc

상용해석 코드(MSC-Marc)를 활용한 노즐 내열부품의 숯/삭마 해석 기법

A two-dimensional thermal response and ablation simulation code for predicting charring material ablation and shape change on solid rocket nozzle is presented. For closing the problem of thermal analysis, Arrhenius' equation and Zvyagin's ablation model are used. The moving boundary problem and endothermic reaction in thermal decomposition are solved by rezoning and effective specific heat method. For simulation of complicated thermal protection systems, this method is integrated with a three-dimensional finite-element thermal and structure analysis code through continuity of temperature and heat flux.

고체추진기관의 연소 환경에서 복잡한 형상을 갖는 내열 복합재료의 온도 및 밀도분포를 예측할 수 있는 방법을 개발하였다. 복합재료의 내부 열반응은 Arrhenius 모델을 이용하였으며, 표면 삭마반응은 Zvyagin 이론을 사용하였다. 표면 삭마에 의한 경계조건 및 격자 이동은 Rezoning 기법을 사용하였으며 열분해에 의한 흡열반응 효과는 열분해 가스의 조성비에 기준한 유효 비열 값을 이용하여 계산되었다. 형상이 복잡한 부품으로 이루어진 2차원 축대칭 노즐 조립체에 적용된 방법은 향후 3차원 FEM 열구조 해석에 활용을 목표로 발전될 것이다.