소형 연소기의 냉각 유로 설계를 위하여 열전달 및 냉각 유로의 구조해석을 수행하였다. 연소기의 고온가스에서의 열전달에 관한 2차원 해석을 수행하여 연소실 벽으로의 열유속을 예측한 다음 이를 3차원 해석을 위한 열경계 조건으로 적용하였다. 위 방법으로 예측한 열 유속은 기존의 경험식과 비교하여 검증하였으며 냉각수의 유량에 둔감한 것으로 판명되어 냉각 조건이 변화하더라도 동일한 열경계 조건을 사용할 수 있었다. 단일 냉각 유로에 대한 3차원 해석을 수행하여 연소실 벽의 최대온도 변화를 예측하였으며 이는 재사용 연소기 개발에 적용될 것이다. 냉각 유로의 정적 구조 해석을 통해 응력 분포와 구조 안전성을 예측하였다.
A numerical heat transfer analysis and the structural analysis were performed for the design of sub-scale combustion chamber's coolant passage. The heat flux through the combustion chamber wall was estimated by 2-D heat transfer analysis of compressible hot gas and the result was applied as a thermal boundary condition of 3-D analysis. The heat flux estimated by the present method agreed well with the experimental correlation and proved to be insensitive to cooling condition. So the same thermal boundary condition was applied for various operating conditions. The maximum temperature of combustion chamber wall was predicted by 3-D analysis for single coolant passage and the result will be used for the development of a regeneratively cooled combustion chamber. Also estimated were the stress distribution and structural safety of coolant passage through the static structural analysis.
