고체추진제 비-정상연소의 선형 안정성해석

A Linear Stability Analysis of Unsteady Combustion of Solid Propellants

고체 추진제 연소불안정에 관한 해석은 준-정상 1차원 해석인 QSHOD(Quasi-Steady Homo-geneous One-Dimension)에 의하여 단순화된 지배방정식을 이용하여 응축영역을 해석하는 것이 일반적이다. 이때 외부교란에 대한 기체영역과 표면반응 영역의 응답은 화학반응이 발생하지 않는 고체영역의 응답에 비하여 매우 빠르므로 준-정상적인 거동을 한다. 본 연구에서는 복사열전달에 의한 열속(heat flux)이 고체 추진제의 표면에 존재하며 이 중의 일부가 고체영역으로 흡수될 때 표면에서의 선형교란을 고려한 ZN(Zeldovich-Novozhilov) 방법을 이용하여 연소불안정 현상을 이론적으로 해석하여 연소불안정 현상을 설명할 수 있는 연소 응답함수를 구하였다. 응답함수는 T-burner의 실험결과를 예측할 수 있음을 보여주었다.

The combustion instability analysis of solid propellants is generally done by the simplified governing equations for chemically inert condensed phase region with QSHOD assumption. Since the gas phase and surface reaction layer can be more rapidly relaxed to the external perturbations than the condensed phase, these regions are treated as quasi-steady manner in the analysis. In this paper, the classical ZN(Zeldovic-Novozhilov)approach was re-examined with the presence of radiation augmented burning enhancement in the combustion. Also, the surface reaction was assumed to partially absorb the incident radiant heat fluxes and pass the remaining to the chemically inert condensed phase. As a result of the analysis, the burning rate response function was obtained which consists of a pressure response function and a radiation response function. The response function was shown to be able to predict the results of T-burner tests.