Abstract
In order to effectively reduce thermal loads on regenerative cooled walls, fuel cooling injectors and film cooling devices have often been employed. The present study has established a numerical methodology for prediction of performance and near-wall temperature distribution taking into account the nonuniform mixing due to these additional cooling devices. A correction procedure for main propulsive parameters has also been proposed based on comparison between prediction and experimental data. Under the computational framework of this study, the predicted results were in good agreement with hot-firing test data for a 30 tonf-class full-scale combustor at the design and off-design conditions. As a consequence, the present numerical method is expected to be useful for design and evaluation of regenerative cooled liquid rocket thrust chambers.
벽면 냉각을 위해 장착되는 최외곽 연료 분사 또는 막냉각 장치는 액체로켓 추력실 내에서 반경방향으로 비균일한 추진제의 혼합분포를 야기하게 된다. 본 연구에서는 설계단계에서 이러한 특성들이 벽면 근방의 온도분포 및 추진 성능에 미치는 영향을 예측할 수 있는 해석방법을 개발하였다. 설계코드로서의 효용성을 높이기 위해 분사/미립화 영역에서 나타나는 복잡한 물리현상을 미시적으로 해석하는 대신에 분사기 종류와 배열에 따른 거시적 혼합특성을 모사할 수 있는 모델을 사용하였으며, 연소시험데이터를 이용한 성능 파라미터의 보정방법을 제안하였다. 위와 같은 방법을 통해 현재 개발 중인 30톤급 실물형 연소기에 대한 설계점 및 탈설계 작동영역에서의 성능 파라미터를 정확히 예측할 수 있었으며, 향후 재생냉각 연소기 설계에 유용한 해석적 방법론을 제공할 것으로 기대된다.
