Finding Optimal Mass Flow Rate of Liquid Rocket Engine Using Generic Algorithm

유전알고리즘을 이용한 액체로켓엔진 최적 유량 결정

A genetic algorithm (GA) has been employed to optimize the major design variables of the liquid rocket engine. Mass flow rate to the main thrust chamber, mass flow rate to the gas generator and chamber pressure have been selected as design variables. The target engine is the open gas generator cycle using the LO2/RP-1 propellant. The objective function of design optimization is to maximize the specific impulse with condition of energy balance between the pump and the turbine. The properties of the combustion chamber have been obtained from CEA2. Pump & turbine efficiencies and properties of the gas generator have been modeled mathematically from reference data. The result shows 3~4% errors for the specific impulse and 2~6% errors for the pump power of the gas generator cycle compared to references.

액체로켓엔진의 최적화를 위해 유전알고리즘을 사용하여 주요 설계변수인 연료와 산화제의 질유량과 연소실 압력을 결정하였다. 대상엔진은 LO2/RP-1을 추진제로 사용하는 개방형 가스발생기 사이클을 대상으로 하였다. 최적설계의 목적함수는 비추력의 최대화이고 펌프-터빈의 에너지 발란스와 요구추력을 제한조건으로 하였다. 연소실의 물성치는 CEA2를 이용하였으며 펌프 및 터빈의 효율, 가스발생기 및 예연소기의 물성치는 문헌 자료를 수학적으로 모델링 하였다. 가스발생기 사이클 계산 결과 참고문헌과 비교하여 비추력에서 약 3~4%, 펌프파워에서 2~6%의 오차를 보였다.