연소안정성을 평가하기 위한 일렬형 다중 인젝터로 구성된 헤드의 매니폴드 유동해석

Flow Analysis of a Engine Manifold with Multiple Injectors Arranged in a Row for Evaluation of Combustion Stability

본 연구에서는 실물형 연소기와 동일한 연소 및 음향 공진 조건을 가질 수 있는 축소형 모델 연소기의 추진제 공급부 매니폴드의 수치해석을 진행하였다. 비원통형 연소기의 형상을 고려한 일렬형 다중 인젝터로 구성된 헤드를 대상으로 해석하였으며 매니폴드의 형상과 유입유로의 개수 및 형태에 따라 해석결과를 분석했다. 메인추진제의 매니폴드 형태는 재순환영역이 적고 제작이 용이할 수 있게 원형으로 구성하였다. 액체산소는 유동을 균일하게 공급하기 위해 distributor를 구성하였고 케로신은 직접 화염면이 닿는 곳이기 때문에 재순환영역을 최대한 줄이도록 방사형 $360^{\circ}$로 유입유로를 구성하였다. 액체질소 매니폴드는 분사기 근처의 속도차이를 줄이고자 방사형 유입유로로 구성하였다.

In this study, the numerical analysis of propellant supply manifold of a sub-scale model combustor with the same combustion and acoustic resonance conditions as the real combustor was carried out. The analysis of the results is based on the shape of the manifold and the number and type of inflow channels. The manifold form of the main propellant was rounded so that the recirculation area was small and easy to manufacture. The liquid oxygen mainfold included a distributor to uniformly supply the flow, and since the kerosene manifold was directly in contact with the flame side, the inflow channel was formed at a radial $360^{\circ}$ so as to minimize the recirculation region. The liquid nitrogen manifold was configured as a radial inflow channel to reduce the velocity difference near the injector.