Simulation of KM Plume Density Field by Residual Thrust Using DSMC Method

DSMC 방법을 사용한 KM 잔류추력 밀도장 시뮬레이션

The satellite payloaded on the 2nd stage of KSLV-I is planned to perform CCAM(Contamination and Collision Avoidance Maneuver) not to collide with KM(Kick Motor). At the moment, the satellite should pass through low density environment not to be contaminated by KM plume due to residual thrust. Therefore, it is necessary to predict the flow field of KM plume by residual thrust. In this paper, DSMC (Direct Simulation Monte-Carlo) method, which is widely accepted to simulate in rarefied regime, is used to compute the density field of KM plume by residual thrust and the result of DSMC simulation was compared with that of FLUENT to validate it.

KSLV-I 2단에 탑재된 위성은 KM과 충돌하지 않도록 오염 및 충돌 회피 기동(CCAM)을 수행하게 된다. 이때 위성이 KM 잔류 추력 Plume의 밀도가 충분히 낮은 영역을 통과해야만 오염을 피할 수 있으며, 이를 확인하기 위해서는 Plume 유동장의 정확한 예측이 필수적이다. 본 논문에서는 다양한 희박기체 유동해석에 사용되어 그 정확도가 검증된 DSMC 기법을 사용하는 러시아 ITMA 연구소의 SMILE Code를 이용하여 위성과 분리된 KM의 잔류추력에 의한 Plume의 밀도장을 시뮬레이션 하여 분포를 예측하였고, 그 결과의 신뢰성을 확인하기 위하여 KM 노즐 내부의 밀도장은 Fluent의 결과와 비교하여 그 타당성을 입증하였다.