Numerical Study for Kerosene/LOx Supercritical Mixing Characteristics of Swirl Injector

동축와류형 분사기의 케로신/액체산소 초임계 혼합특성 수치적 연구

The turbulent mixing of a kerosene/liquid oxygen coaxial swirl injector under supercritical pressures have been numerically investigated. Kerosene surrogate models are proposed for the kerosene thermodynamic properties. Turbulent numerical model is based on LES(Large Eddy Simulation) with real-fluid transport and thermodynamics over the entire pressure range; Soave modification of Redlich-Kwong equation of state, Chung's model for viscosity/conductivity, and Fuller's theorem for diffusivity to take account Takahashi's compressible effect. The effect of operating pressure on thermodynamic properties and mixing dynamics inside an injector and a combustion chamber are investigated. Power spectral densities of pressure fluctuations in the injector under various chamber pressure are analyzed.

초임계환경에서 작동하는 케로신/액체산소 동축와류형 분사기의 혼합특성을 수치적으로 연구하였다. 케로신 물성치를 계산하기 위하여 써로게이트 모델이 적용되었다. 난류모델은 LES를 기반으로 하였고, 초임계영역의 상태량을 계산하기위해 SRK 상태방정식, 점성계수와 열전도도에 대하여 Chung이 제안한 고압상태 혼합물에 대한 방정식, 확산계수에 대하여 Fuller 이론에 Takahashi가 제안한 고압상태의 특징을 고려한 식을 적용하였다. 연소실 압력변화에 따른 분사기와 연소실에서의 열역학적 물성치와 혼합특성을 관찰하였다. 또한 분사기의 압력섭동 스펙트럼밀도를 분석하였다.