Abstract
A ventilation-relief valve performs as a safety-valve assembly for the liquid-propellant feeding system of space launch vehicle. This valve plays a role of relieving the vaporized propellants from propellant tanks during the filling and storing stages of propellants. Also it regulates to maintain the pressure of ullage volume of on-board propellant tanks within the safety-margin during the flight. The simulation model of ventilation-relief valve is designed with AMESim to predict and evaluate the dynamic characteristics and pneumatic behaviors of valve. To validate a valve simulation model, the simulation results of the opening and closing pressures and their operating durations of valve by AMESim analysis are compared with the results of mathematical methods. In addition, the results of internal flow simulation with FLUENT are utilized to improve the accuracy of valve-modeling. This study will serve as one of reference guides to enhance the developmental efficiency of ventilation-relief valves with the various operating conditionss, which shall be used in Korea Space Launch Vehicle-II.
우주발사체의 액체추진공급시스템에 사용되는 벤트/릴리프 밸브는 안전 밸브의 조합체로 극저온의 산화제를 주입할 때와 보관할 때 기화된 산소기체를 배출시킨다. 또한 비행 중에 추진제 탱크의 얼리지 압력을 안정적으로 유지하는 역할을 한다. 밸브의 동특성 및 유공압 작동특성을 알아보기 위해서 벤트/릴리프 밸브의 설계검증을 위해 AMESim을 이용해서 벤트/릴리프 밸브의 시뮬레이션 모델을 구성하였다. AMESim 밸브 모델을 검증하기 위해 밸브의 개폐 압력, 개폐작동시간을 수학적 계산 결과와 비교하였다. 또한 FLUENT 상용코드를 이용하여 내부유동 해석 결과를 반영하여 모델의 정확도를 높였다. 밸브 모델을 이용하여 설계인자에 대한 검증 및 작동성능을 분석하였다. 이 연구는 한국형 발사체에 사용되는 벤트/릴리프 밸브의 다양한 작동 요구조건에 대한 개발 효율성을 높일 수 있는 참고 가이드로 적용될 것으로 판단된다.
